Вопросы § 42 » ГДЗ (решебник) по физике 7-11 классов
1.Какой электрический ток называется переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?
Переменным называется ток периодический меняющийся со временем по модулю и направлению.
Переменный ток можно получить используя индукционную катушку, гальванометр и магнит. Периодически двигая магнит внутри катушки вверх и вниз можно заметить, стрелка гальванометра отклоняется то в одну, то в другую сторону.
2. Где используют переменный электрический ток?
Переменный электрический ток используют в быту и промышленности.
3. Расскажите об устройстве и принципе действия промышленного генератора.
Работа генераторов переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.
4. Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловой электростанции; на гидроэлектростанции?
Паровой и водяной турбиной.
5. Почему в гидрогенераторах используют многополюсные роторы?
Для создания тока стандартной частоты, т.к. скорость вращения водяных турбин невысока.
6. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП и за счёт чего их можно уменьшить?
По закону Джоуля-Ленца: Q = I2Rt, где Q — энергия затрачиваемая на нагревание проводов, I — действующее значение силы переменного тока в цепи, R — сопротивление проводов, t — время.
Из закона Джоуля-Ленца следует, что для этого следует уменьшать сопротивление цепи R и силу тока
7. Для чего при уменьшении силы тока во столько же раз повышают его напряжение перед подачей в ЛЭП?
Для того, чтобы не снижать мощность тока Р = UI. Передача тока небольшой мощности на большие расстояния экономически невыгодна (надо строить дорогие линии электропередач, станции и подстанции, а в результате не все потребители смогут пользоваться электричеством).
8. Расскажите об устройстве, принципе действия и применении трансформатора.
Переменным называется электрический ток, I, изменяющийся по величине и направлению с определённой периодичностью, T. В классическом определении, переменный ток представляет собой гармонические колебания изменяющиеся по форме синусоиды. Периодичность изменения направления и величины называется частотой, f, выражаемой в Герцах, Гц. Частота отражает, сколько раз за секунду происходит смена направления тока. Российские сети работают на частоте 50 Гц. Это значит, напряжение меняет полярность, а ток направление 50 раз за секунду.
Свойства переменного тока
С переменным током неразрывно связано явление возникновения электромагнитной индукции. Переменный ток, пропущенный через обмотку, формирует вокруг неё изменяющееся во времени магнитное поле, которое приводит к появлению электродвижущей силы, ЭДС и электрического тока в проводнике, взаимодействующем с этим полем.
Электромагнитная индукция — ключевое явление, обеспечивающее генерацию, транспортировку, использование электроэнергии. Именно электромагнитная индукция лежит в основе принципа действия трансформаторов, генераторов, двигателей. Это физическое явление определило преимущественное использование переменного тока для электроэнергетики.
Переменный ток входит в повседневную жизнь не только в виде розетки, от которой питаются наши компьютеры, телевизоры, холодильники, лампы освещения. Он способен вызывать резонансные явления в цепях, обладающих емкостью и индуктивностью. Это свойство используется для излучения электромагнитных волн, называемых радиоволнами. Радиоволны — это электромагнитные волны, излучаемые антенной, питающейся токами высокой частоты. Диапазон радиочастот от 3 до 3*1012 Гц. На радиочастотах работают системы радиосвязи, беспроводные системы передачи данных Bluetooth, WiFi, WiMAX, спутниковое и эфирное телевидение, мобильные телефоны, навигационные системы.
Мощное высокочастотное электромагнитное поле способно вызывать нагрев. Эта особенность широко используется в бытовых микроволновых СВЧ печах, индукционных плитах. На производстве с помощью индукционных печей нагревают заготовки, закаливают и плавят металл.
Трёхфазная и однофазная сеть
Различие заключается в количестве проводников и уровне напряжения между ними.
Токи, протекающие в трёхфазной сети имеют вид синусоид, сдвинутых между собой на 120º.
Трёхфазная сеть состоит из трёх фазных проводников, АВС. Однофазная сеть использует один из фазных проводов и нулевой N.
Напряжение между фазами в точках A, B, C, называется линейным, Uл. Между нулевым N и одним из фазных проводов — фазным, Uф. Фазное напряжение меньше линейного в 1,73 раза, что составляет 58 % от его величины. Такое напряжение используется в европейских странах, Росиии, на него рассчитано большинство бытовых приборов.
Преимущества переменного тока
Основные преимущества перед постоянным определили его как основу энергетики:
- генератор переменного напряжения проще и дешевле генератора постоянного;
- простое преобразование в механическую энергию;
- легко преобразуется в постоянный.
Генератор переменного напряжения конструктивно проще, он более компактный, имеет меньшую массу медных деталей, а потому дешевле.
За счёт явления электромагнитной индукции появляется возможность повышать и понижать напряжение до любого уровня с помощью трансформаторов.
Трехфазная сеть очень эффективно используется при работе электродвигателей. Благодаря сдвигу фаз, в машине образуется вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой статор. Современные электромоторы имеют КПД на уровне 90%.
Где используется
Переменный ток частотой 50 Гц является промышленным стандартом в энергетике, применяется во всех отраслях промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, жилом секторе. На переменном токе работает электрооборудование рудников заводов, фабрик. Он вращает двигатели станков, насосов, конвейеров, подъёмных механизмов. Им снабжается вся инфраструктура метрополитенов от освещения, эскалаторов до электропоездов. Тоже самое относится к электрифицированным железным дорогам. В наши дома и квартиры так же подаётся переменное напряжение.
Как поставляется электроэнергия
Цепь поставки состоит из нескольких звеньев и упрощённо выглядит так:
- Генератор электростанции вырабатывает переменный электрический ток с частотой 50 Гц.
- Трансформаторы на электростанции повышают напряжение до десятков или сотен тысяч вольт. Энергия поступает на магистральные линии электропередач, ЛЭП.
- Трансформаторы на распределительных подстанциях понижают напряжение, энергия передаётся потребителям.
Повышение с последующим понижением напряжения имеет огромный смысл. Нужно это для того, чтобы передать энергию на большие расстояния с наименьшими затратами. Крупные электростанции могут находятся в сотнях, а то и тысячах километров от потребителей. Высокое напряжение позволяет уменьшить сечение проводников, снизить потери при передаче энергии на большие расстояния. Из формулы мощности P = U*I очевидно, при неизменной мощности повышение напряжение приводит к снижению тока, а следовательно, потребуется меньшее сечение проводов.
Например, станция генерирует 100 МВт мощности, которую нужно передать в соседний город при напряжении ЛЭП 1000 В, ток в линии I = P/U= 100*106/1000 = 100 000 кА. Для таких токов потребуется проводник сечением 10 000 мм2. При повышении U до 100 кВ, сечение проводника уменьшится в 100 раз. По этой причине магистральные ЛЭП способны работать под напряжением 220-750 кВ.
На стороне потребителя напряжение снижается с помощью трансформаторов до необходимой величины. В ряде случаев используются промежуточные уровни: 10, 6, 0.6, 0.4 кВ для локальных ЛЭП или отдельных потребителей.
Читайте также:
Принцип работы электрического котла чрезвычайно прост: в специальный бак, в котором установлены нагревательные элементы, подается теплоноситель. При подключении энергия электрического тока передается молекулам теплоносителя, и температура последнего возрастает. Из расширительного бака он по радиаторам и трубам распространяется по всему помещению, обогревая его. Кроме бака и обогревателя, в котле может быть установлен механизм контроля и управления, циркуляционный насос. Для экономии электроэнергии в некоторых котлах предусмотрена опция автоматического регулирования мощности, в более простых моделях мощность регулируется с помощью термостата, задающего температуру воды.
Электрокотел можно установить везде, где есть подключение к электропитанию. Основные преимущества котла такого типа — это прежде всего компактные размеры и эргономичность. Его можно установить даже в небольшом доме, например, на даче, при этом он не нуждается в дополнительном помещении для хранения топлива. Такой котел очень просто монтировать и эксплуатировать, и, что немаловажно, для установки не требуется специальных разрешений от органов технадзора. Еще одно преимущество — экологичность. Котел не производит вредных выбросов, поэтому его вполне можно размещать в жилых помещениях, например, на кухне. Работает он бесшумно, без открытого огня, а, следовательно, отпадает необходимость в устройстве дымохода, за счет чего повышается безопасность эксплуатации.
На заметку
При установке электрического котла необходимо позаботиться о качественном утеплении дома, иначе все тепло будет улетучиваться наружу, а сумма оплаты за электроэнергию вырастет до невероятных размеров. Требования к расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, а также примеры расчетов и многие справочные показатели содержатся в своде правил «СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003».
Про электрические котлы подробнее на https://teplotorg.ru/kotly/elektricheskie/ читайте.
В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.
Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.
Что такое электрический ток и напряжение
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:
- сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
- мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
- частота, измеряемая в герцах (Гц).
Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.
Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.
Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).
Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.
Что такое переменный ток
Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.
Что такое постоянный ток
Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.
Источники электрического тока
Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.
Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.
Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.
Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.
Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.
Преобразование переменного тока в постоянный
Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.
Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров. Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.
В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.
Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам. В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.
Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока
Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.
Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.
Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.
Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).
Обозначения на электроприборах и схемах
Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.
Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.
На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.
Почему переменный ток используется чаще
Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.
Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.
Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями. Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.
Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.
В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.
При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.
Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.
электрический — это… Что такое электрический?
- электрический
- электри́ческий
- 1. Электрическая энергия — это энергия, которая используется людьми для освещения и обогрева жилых, производственных и других помещений.
Меры по снижению тарифов на электрическую энергию.
2. Электрические явления — это природные явления, которые сопровождаются сильным выходом электрической энергии (например, молния и т. д.).Наблюдение электромагнитных и электрических явлений в образцах горных пород при нагревании.
3. Электрическим током называется поток электричества, который идёт по проводу, кабелю, цепи и т. д.Напряжение, мощность электрического тока.
4. Если какой-то прибор вырабатывает, передаёт, преобразовывает электричество, то он называется электрическим.Электрический привод, генератор, трансформатор.
Электрический счётчик.
6. Электрический свет — это искусственное освещение помещения или открытого пространства с помощью электрических ламп.По мнению художников, электрический свет холоден и представляет мало экспрессии.
7. Если какой-то бытовой прибор действует при помощи электричества, то он называется электрическим.Электрический двигатель, масляный обогреватель, утюг.
Казнить убийцу на электрическом стуле.
9. Если какой-то процесс, вид человеческой деятельности осуществляется с помощью электричества, то он называется электрическим.Электрическое доение. | Электрическая стрижка. | Электрический лов. | Электрическая сварка металлов.
10. Электрическим называют устройство, которое служит для подключения или отключения электрической энергии.Электрическая розетка. | Электрический выключатель.
11. Электрическими называют рыб и морских животных, у которых есть орган, производящий болезненные для окружающих электрические импульсы, разряды электричества.Электрический скат. | Электрический угорь.
Толковый словарь русского языка Дмитриева. Д. В. Дмитриев. 2003.
.
Синонимы:- элегантный
- электричество
Смотреть что такое «электрический» в других словарях:
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, электрическая, электрическое. 1. прил. к электричество. Электрический ток. Электрическая энергия. Электрический заряд. Электрический разряд. || Возбуждающий, производящий электричество. Электрическая машина. Электрическая станция.… … Толковый словарь Ушакова
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — 1) свойственный электричеству. 2) быстрый, подобно электрической искре. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ а) Свойственный электричеству. b) Быстрый, как электрическая искра. Объяснение… … Словарь иностранных слов русского языка
электрический — ая, ое. électrique adj. 1. Отн. к электричеству. Электрический заряд. Электрическое поле. БАС 1. Речь о сходстве електрической с магнитною. 1758. Битовт 242. Електрическая сила, стремясь из земли в выспрь, выходить станет. 1769. Аничков 21. // Сл … Исторический словарь галлицизмов русского языка
электрический — Основанный на электрической технологии. Примечания 1. Данный термин предназначен для того, чтобы охватить любое или все устройства, или системы, действующие на основе электричества. 2. В число электрических/электронных/программируемых электронных … Справочник технического переводчика
электрический — гальванический, лепистрический, лепиздрический Словарь русских синонимов. электрический прил., кол во синонимов: 9 • гальванический (3) • … Словарь синонимов
Электрический — заряд количество электричества, содержащееся в данномтеле. Электрический ток. Если погрузить в проводящую жидкость, напр.,в раствор серной кислоты, два разнородных металла, напр., Zn и Сu, исоединить эти металлы между собой металлической… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
электрический — электрический. электронный. электродвижущий (# сила) … Идеографический словарь русского языка
электрический — 3.45 электрический [электронный, программируемый электронный]; Е/Е/РЕ (electrical/electronic/ programmable electronic; Е/Е/РЕ) основанный на электрической и/или электронной, и/или программируемой электронной технологии. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
электрический — Немецкое – elektrisch (электрический). Французское – electrique (электрический). Английское – electric (электрический). Латинское – electricus (янтарь, лучезарное солнце). Прилагательное «электрический» впервые появилось в русском языке в… … Этимологический словарь русского языка Семенова
Книги
- Электрический привод, М. М. Кацман. В учебнике изложены теория электрического привода и основы управления, составляющие традиционное содержание курса «Электрический привод» . Учебник сопровождаетсяпримерами расчетов… Подробнее Купить за 1649 руб
- Электрический ток в различных средах создаётся только электронами. Теория абсолютности, Гуревич Гарольд Станиславович, Каневский Самуил Наумович. В книге доказано, что в газах и в электролитах электрический ток образован не ионами, как утверждает современная физика, а электронами, так же как в металлических проводниках и в вакууме.… Подробнее Купить за 881 грн (только Украина)
- Электрический ток в различных средах создаётся только электронами. Теория абсолютности, Гуревич Гарольд Станиславович, Каневский Самуил Наумович. В книге доказано, что в газах и в электролитах электрический ток образован не ионами, как утверждает современная физика, а электронами, так же как в металлических проводниках и в вакууме.… Подробнее Купить за 820 руб
Электроника – это замечательная прикладная и теоретическая наука, которая с каждым днем набирает обороты, распространяется и внедряется во все отрасли. Изучение ее следует начинать с самых общих понятий и физических процессов. Знание которых, в дальнейшем упростит понимание принципов работы различных электронных приборов и устройств. И первое понятие, которое нам нужно усвоить – это, что такое электричество?
Открытие электричества
Впервые свойства электричества были обнаружены более 2,5 тысяч лет назад древним философом Фалесом Милетским, когда он протирал шерстью янтарь.
Внимательный философ заметил, что к уже натертому драгоценному камню притягиваются мелкие предметы. Хотя по логике, сформированной на уровне знаний того времени, все предметы должны были притягиваться к земле, т.е. падать на землю под действием сил притяжения. Однако натертый шерстью янтарь приобретал некоторое загадочное свойство, впоследствии названое зарядом, который создавал силу по величине превосходящую силу земного притяжения. И эта сила получила название «электричество». Так как слово «электрон» с греческого переводится «янтарь», то электричество дословно можно перевести янтаричество.
В те давние времена считалось, что только янтарь обладает неким загадочным свойством, способным после натирания шерстью притягивать легкие предметы, преодолевая силу земного притяжения. Однако сейчас подобный опыт довольно просто повторить, если вместо этого камня взять пластмассовую палочку и потереть ее об одежду, содержащую в своем составе шерсть. Затем, при поднесении натертой палочки к мелким кусочкам бумаги под действием электрических сил кусочки бумаги притянутся к палочке.
Из выше сказанного давайте выделим два важнейших момента:
- Только после натирания о шерсть пластмассовая палочка приобретает некие свойства.
- Приобретенные свойства порождают некую силу, под действие которой к палочке притягиваются кусочки бумаги.
Теперь мы четко знаем, на какие вопросы на нужно найти ответ, чтобы понять, что такое электричество.
Давайте рассмотрим физику происходящего процесса. И первым делом, чтобы анализировать, что происходит с веществом (в данном случае с пластмассой и шерстью) нам понадобятся знания о строении любого вещества. Заранее скажем, что в дальнейшем рассказе будем принимать обобщения и упрощения, однако они не исказят суть данной темы.
Строение атома
И так, начнем. Любое вещество, будь то дерево, камень, стекло или вода, состоит из более мелких элементов, которые называются молекулами. Например, капля воды состоит из множества отдельных молекул, имеющих знакомую нам химическую формулу H2O. Далее молекулу вещества можно разделить еще на более мелкие частицы – атомы.
Одно время считалось, что атом является наименьшей частичкой, существующей в природе и на более мелкие элементы разделить его уже невозможно. Поэтому слово «атом» переводится з древнегреческого «неделимый».
Сейчас известны всего лишь более ста различных атомов, однако они могут образовать миллионы разных молекул и соответственно столько же разных веществ. Например, молекулу воды H2O образуют два атома водорода H и один кислорода O.
Со временем, проделав множество кропотливых опытов, ученые пришли к выводу о существовании еще гораздо меньших частичек.
Планетарная модель атома
Центральный и наиболее тяжелым элементом атома считается ядро. Вокруг него на некотором расстоянии по разным орбитам перемещаются электроны. Ядро не является цельным элементом, его составляют протоны и нейтроны.
Электроны обладает отрицательным зарядом, а протоны – положительным. Нейтрон не проявляет свойств ни тех, ни других зарядов, т.е. он нейтрален, отсюда и получил свое название.
Для упрощения некоторых процессов применяется планетарная модель атома. По аналогии с Солнцем, вокруг которого по орбитам движутся планеты, в атоме вокруг ядра движутся электроны. Но электрон – это не какая-то плотная частичка, а размазанный в пространстве сгусток энергии, наподобие расплюснутой шаровой молнии.
Масса протона приблизительно в 2000 раз превышает массу электрона. Но суммарный положительный электрический заряд всех протонов равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Поэтому при нормальных условиях (по умолчанию) атом электрически нейтрален и за его пределами не ощущаются никакие силы. Положительные и отрицательные заряды как бы нейтрализуют друг друга.
В периодической системе химических элементов, известной нам, как таблица Менделеева, все атомы расположены в строгой последовательности: от наиболее легкого до наиболее тяжелого – по величине относительной атомной массе, основную долю которой составляют протоны. Нейтроны также имею массу, но о них мы говорить не будем, поскольку они не обладают выраженным электрическим зарядом.
Наиболее легким химическим элементом является водород, поэтому он первый размещен в таблице Менделеева. Атом водород имеет один протон и один электрон. Другие химические элементы содержат несколько протонов в ядре. А вокруг ядра по нескольким орбитам перемещаются электроны. Чем ближе электрон находится к ядру, тем сильнее, с большей силой он притянут к протону. Электроны, расположенные на наиболее отдаленных орбитах, имеют самую слабую электрическую связь с протонами. И если атому придать некоторой энергии из вне, например нагреть его, то под действием избыточной энергии электрон может покинуть свою орбиту, и соответственно свой атом.
Однако он может не только покинуть совой атом, но и занять место на орбите другого атома. Именно те электроны, которые расположены на самых удаленных от ядра орбитах, в электронике имеют практическое применение, поскольку при наличии дополнительной энергии они легко покидают свои орбиты и становятся свободными. А свободный электрон при перемещении уже может выполнять некоторую полезную работу.
Положительный и отрицательный ионы
Как мы уже ранее заметили, по умолчанию атом электрически нейтрален: положительный и отрицательный заряды равны и компенсируют другу друга. Но как только хотя-бы один электрон покинет сове место в атоме, то суммарный положительный электрический заряд протонов преобладает отрицательный заряд всех оставшихся электронов, поэтому такой атом вцелом имеет свойства положительного заряда и называется положительный ион.
Если атом получил дополнительный электрон, то в нем будет преобладать отрицательный заряд. В этом случае атом называется отрицательный ион.
Следует заметить, что не только атом будет иметь положительный или отрицательный заряд, но и молекула, а соответственно и вещество, которое содержит данный атом.
Электризация
Процесс получения дополнительного электрона или, наоборот потеря электрона, называется электризация. Если какое-либо тело имеет избыток или нехватку электронов, т.е. явно выраженный заряд какого либо знака, то говорят, что тело наэлектризовано.
Опытным путем установлено, что заряды одного знака отталкиваются, а разных знаков притягиваются. Подобный опыт можно повторить следующим очень известным образом: подвесить на нити два металлических шарика, которые изначально имеют нейтральный заряд. Далее придать одному шарику положительный заряд, а второму отрицательный. В результате шарики притянутся друг к другу. Если двум шарикам сообщить заряд одного знака, то они будут отталкиваться.
Теперь настало время вернуться к нашему опыту с натиранием шерстью пластмассовой палочки. При натирании пластмассы за счет сил трения, электронам, находящимся в атомах шерсти сообщается некоторая энергия, под действие которой они покидают свои атомы и занимают место на орбитах атомов пластмассы. В результате этого пластмассовая палочка приобретает отрицательный заряд за счет избытка электронов, поступивших из шерсти.
При натирании стеклянной палочки шелком, все происходит наоборот. Электроны поверхностного слоя стекла покидают палочку. В этом случае стеклянная палочка приобретает положительный заряд за счет перевеса суммарного заряда протонов.
Таким образом, изменение количества электронов в верхних слоях рассматриваемых материалов во время их трения, называют электризация трением.
Здесь следует заметить, что вследствие трения лишь очень мизерная часть атомов отдает свои электроны. Даже если сказать, что одна миллиардная часть атомов остается без электронов на внешней орбите, то это все еще будет слишком большим преувеличением, поэтому массы наэлектризованных тел остаются практически неизменными.
Также нужно заметить, что в результате электризации электроны ни откуда не возникают и никуда не деваются, а лишь переходят с атомов одного тела к атомам другого тела.
В нашем опыте мы использовали стекло, пластмассу, шерсть, шелк. По этим материалам очень плохо перемещаются электроны, поэтому они относятся к хорошим диэлектрикам – материалам, которые в отличие от проводников, имеют очень плохую проводимость.
В диэлектриках заряд остается на месте его возникновения и не может перейти по поверхности через все тело на другие, соприкасающиеся с ним предметы. Поэтому, когда мы натираем шерстью пластмассовую палочку, то образовавшиеся свободные заряды остаются на своих местах: электроны, покинув шерсть находят новые места на поверхности пластмассовой палочки.
Электризация металла
Если мы возьмем хорошо проводящий материал, например кусок металла, то при натирании его о диэлектрик, образовавшийся на поверхности металла заряд, мгновенно уйдет в землю через наше тело и другие предметы. Поскольку в отличии от рассматриваемых диэлектриков наше тело обладает относительно хорошей проводимостью и по нему сравнительно легко перемещаются заряды.
Опыт электризации трением не получится оценить и в том случае, когда мы возьмём два металлических предмета даже с хорошо изолированными рукоятками. При взаимном трении металл об металл, как и в предыдущих опытах возникнут свободные электроны. Однако вследствие наличия неизбежной шероховатости поверхностей не получится одновременно по всей поверхности отделить оба металлические предмета, и в последней точке соприкосновения двух поверхностей электроны перетекут через так называемый «мостик» пока их количество снова не станет таким же, как и до натирания.
Статическое электричество
И так, с первым пунктом мы разобрались и теперь знаем, что при натирании рассмотренных предметов, некоторые электроны получают избыточную энергию и покидают атомы одного тело, которое становится положительно заряженным и занимают места на орбитах атомов другого вещества, которое приобретает свойства отрицательного заряда. При этом заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разных знаков – притягиваются. Силы, порождаемые зарядами, называются электрическими. А сам факт наличия электрических зарядов и их взаимодействие называют электричество.
В рассмотренных примерах получают так называемое статическое электричество.
Электрическая сила
Теперь рассмотрим второй пункт нашего опыта. Что же происходит с кусочком бумаги? Почему она притягивается к заряженной пластмассовой палочке?
Сущность физического процесса здесь заключается в следующем. При поднесении заряженного тела к незаряженному телу под действием электрических сил происходит перемещение электронов к одному из краев тела. И этот край тела ввиду избытка электронов становится отрицательно заряженным, а противоположный край соответственно положительно заряженным. Средняя часть тела будет нейтрально заряженной. Таким образом, заряды смещаются по краям данного тела.
Ближе к поднесенному заряженному телу будут стремиться заряды противоположного знака. Например, если палочка заряжена положительно, то к ней притянется бумага, той поверхностью, на которой скопились отрицательные заряды. И наоборот.
Такое воздействие заряженным телом на другие тела, находящиеся на расстоянии, называют индуцированным воздействием.
Перемещение зарядов в проводниках при воздействии на него заряженным телом, происходит под воздействием силы электрического поля, свойства которого мы рассмотрим отдельно.
Здесь же мы еще заметим, что сила, с которой притягиваются либо отталкиваются тела, определяется величиной заряда, расстоянием между телами и средой, в которой находятся заряженные тела. Эта зависимость была установлена известным ученым Кулоном, и получила название закон Кулона.
Подытожим выше сказанное. Что такое электричество? Электричество – это наличие и взаимодействие зарядов разного знака. В дальнейшем вы увидим, что заряды образуются не только путем электризации трением, но и другими способами, например под действием протекания химических реакций. Именно так появляются электричество в батарейке, которую правильно называть гальванический элемент.
Еще статьи по данной теме
«Какой электрический чайник лучше?» – Яндекс.Кью
Каждый новый день мы встречаем за чашкой кофе или чая – это своеобразный ритуал воскрешения, с которым даже подъем в 6 утра не кажется таким уж плохим. И чтобы этот ритуал проходил идеально, нужно иметь в своем доме качественный чайник. Давайте разберемся, каким критериям должен отвечать этот прибор и как не ошибиться при подборе.
Материал
Пластиковые чайники – наиболее доступные и простые в уходе. Но если пластик некачественный, то первые несколько недель в нос может ударять характерный неприятный запах, будто где-то поплавилась розетка. Отметим, что этой проблемы нет у чайников с дополнительной стальной камерой, в которой и происходит нагрев воды.
Некоторые чайники полностью сделаны из стали – прочного и надежного материала без запаха. Основной недостаток стальных чайников в том, что они заляпываются следами от пальцев и могут нагреваться с внешней стороны. Однако последняя проблема решается еще на этапе конструирования, когда чайник оснащают двойными стенками.
Чайники из закаленного стекла красивые, особенно в паре с подсветкой. За ними несложно ухаживать, хоть и приходится это делать регулярно. Чаще всего из стекла делают только колбу для воды, а все остальные элементы – ручка, крышка, подставка – изготовлены из пластика. Если они соединены между собой парой капель клея, то долговечности от чайника не ждите. Чаще всего у таких стеклянно-пластиковых чайников отваливаются ручки, причем происходит это в любой момент, даже если в емкости бурлят 2 литра кипятка.
Керамические чайники выглядят особенно уютно и по форме больше похожи на классические заварники. В них вода нагревается медленнее, но при этом дольше остается горячей. Ещё чайники из керамики довольно увесистые. Поэтому с таким изделием лучше всего знакомиться с глазу на глаз – подержать в руках, посмотреть насколько удобна конструкция.
Мощность
Чем мощнее чайник, тем быстрее закипает вода. Но учтите, что чайники с высокой мощностью нагревательного элемента не стоит покупать для домов со старой, слабенькой проводкой. Иначе чаепитие быстро прервут выбитые пробки.
Золотая середина – прибор с мощностью около 2000 Вт. Обычно такой чайник нагревает 1,5 литра воды примерно за 5-7 минут. Это всего на пару-тройку минут больше, чем в супермощных чайниках.
Нагревательный элемент
Нагревательный элемент в чайнике может быть открытым или закрытым. Открытый вариант – это знакомые всем спирали. Они плохи тем, что быстро покрываются налетом, из-за чего меняют вкус воды и медленнее нагревают воду. А полностью очистить спираль не получится, ведь под нее невозможно подлезть. Закрытые нагревательные элементы – это диски или спрятанные спирали. Они быстрее нагревают воду и медленнее образуют накипь. Тут стоит уточнить, что дисковый вариант – наиболее быстрый в нагреве и экономичный.
Объем
Здесь не работает правило «чем больше, тем лучше». Подбирайте чайник под количество человек в доме. Например, для стандартной семьи из 4 человек будет достаточно объема 1,5 литра.
Безопасность
В большинстве моделей чайников есть функция автоматического отключения при закипании. Но не менее важна и защита от включения, когда в чайнике нет воды. Тем более, если на приборе нет индикации уровня воды.
Чтобы кипяток не пролился случайным образом, крышка должна открываться только при нажатии кнопки и плотно защелкиваться при закрывании.
Фильтр
Чтобы накипь вместе с водой не попадала в чашку, чайники оснащают фильтрами. Это обычная нейлоновая или металлическая съемная сеточка. Более долговечны фильтры из металла, но это несколько влияет на стоимость прибора.
Контроль температуры
Если вам нужно 92 идеальных градуса для заваривания американо – выбирайте чайники с возможностью нагрева воды до заданной температуры.
Некоторые «умные» чайники могут дополнительно поддерживать температуру в необходимом диапазоне. Это удобно для тех, кто постоянно забывает, что поставил чайник и каждый раз гоняет воду по новой.
Удаленное управление
Возможность удаленного доступа позволяет управлять работой чайника находясь вне дома. Для этого используют приложение на телефоне. В зависимости от модели чайника, через него можно не только включить или выключить нагрев воды, но и задать нужную температуру нагрева, составить расписание работы, узнать об уровне воды и многое другое.
В завершение
Чайник – этот тот предмет, который служит нам правдой и верой 365 дней в году. Поэтому подбирайте его исключительно под свои потребности и с учетом своего понимания удобства.
Электрическая единицаВт (Вт)
Ватт определение
Вт — это единица мощности (символ: Вт).
Ватт назван в честь Джеймса Ватта, изобретателя парового двигателя.
Один ватт определяется как уровень энергопотребления в один джоуль в секунду.
1 Вт = 1 Дж / с
Один ватт также определяется как текущий ток в один ампер при напряжении в один вольт.
1 Вт = 1 В × 1 А
Ватт в мВт, кВт, МВт, ГВт, дБм, дБВт, калькулятор преобразования
Преобразование ватт в милливатты, киловатты, мегаватты, гигаватты, дБм, дБВт.
Введите мощность в одном из текстовых полей и нажмите кнопку Convert :
Таблица единичных префиксов ватт
| имя | символ | преобразование | пример |
|---|---|---|---|
| пиковатт | pw | 1ПВт = 10 -12 Вт | P = 10 Вт |
| нановатт | nw | 1NW = 10 -9 W | P = 10 нВт |
| мкВт | мкВт | 1 мкВт = 10 -6 Вт | P = 10 мкВт |
| милливатт | мВт | 1 мВт = 10 -3 Вт | P = 10 мВт |
| Вт | Вт | — | P = 10 Вт |
| киловатт | кВт | 1 кВт = 10 3 Вт | P = 2 кВт |
| мегаватт | МВт | 1 МВт = 10 6 Вт | P = 5 МВт |
| гигаватт | ГВт | 1 ГВт = 10 9 Вт | P = 5 ГВт |
Как перевести ватты в киловатты
Мощность P в киловаттах (кВт) равна мощности P в ваттах (Вт), деленной на 1000:
P (кВт) = P (Вт) /1000
Как перевести ватты в милливатты
Мощность P в милливаттах (мВт) равна мощности P в ваттах (Вт), умноженной на 1000:
P (мВт) = P (Вт) 9 1000
Как перевести ватт в дБм
Мощность P в децибел-милливаттах (дБм) равна 10-кратному основному логарифму мощности P в милливаттах (мВт), деленному на 1 милливатт:
P (дБм) = 10 ⋅ log 10 ( P (мВт) /1 мВт)
Как преобразовать ватты в усилители
Ток I в амперах (A) равен мощности P в ваттах (Вт), деленной на напряжение V в вольтах (V):
I (A) = P (W) / V (V)
Как перевести ватты в вольт
Напряжение V в вольтах (В) равно мощности P в ваттах (Вт), деленной на ток I в амперах (A):
В (В) = Р (Ш) / I (А)
Как преобразовать ватты в омы
R (Ω) = P (Вт) / I (A) 2
R (Ом) = В (В) 2 / P (Ш)
Как перевести ватт в БТЕ / час
P (БТЕ / час) = 3.412142 ⋅ P (W)
Как перевести ватты в джоули
E (J) = P (Вт) т (s)
Как перевести ватт в лошадиные силы
P (HP) = P (W) /746
Как перевести ватты в кВА
Реальная мощность P в ваттах (Вт) равна 1000 кратной полной мощности S в киловольт-амперах (кВА), умноженной на коэффициент мощности (PF) или косинус фазового угла φ:
P (Ш) = 1000 ⋅ S (кВА) ⋅ PF = 1000 ⋅ S (кВА) ⋅ cos φ
Как перевести ватты в VA
Реальная мощность P в ваттах (Вт) равна полной мощности S в вольт-амперах (ВА), умноженной на коэффициент мощности (PF) или косинус фазового угла φ:
P (Ш) = S (ВА) 9002 PF = S (ВА) cos φ
Потребляемая мощность некоторых электрических компонентов
Сколько ватт использует дом? Сколько ватт использует телевизор? Сколько ватт использует холодильник?
| Электрический компонент | Типичная потребляемая мощность в ваттах |
|---|---|
| ЖК-телевизор | 30.300 Вт |
| ЖК-монитор | 30.,45 Вт |
| ПК настольный компьютер | 300,400 Вт |
| Портативный компьютер | 40 … 60 Вт |
| Холодильник | 150,300 Вт (при активации) |
| Лампочка | 25..100 Вт |
| Флуоресцентный свет | 15 … 60 Вт |
| Галогенная лампа | 30 … 80 Вт |
| Динамик | 10.,300 Вт |
| Микроволновая печь | 100..1000 Вт |
| Кондиционер | 1..2 кВт |
киловатт (кВт) ►
См. Также
,Электрический ток возникает при движении электрических зарядов — это могут быть отрицательно заряженные электроны или положительные носители заряда — положительные ионы.
Электрический ток Учебник включает в себя:
Что такое электрический ток
Текущий блок — Ампер
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
Электрический ток — это одно из самых основных понятий, существующих в науке об электротехнике и электронике, — электрический ток лежит в основе науки об электричестве.
Будь то электрический нагреватель, большая электрическая сеть, мобильный телефон, компьютер, удаленный сенсорный узел или что-то еще, концепция электрического тока является центральной в его работе.
Однако текущее состояние как таковое обычно невозможно увидеть, хотя его эффекты можно постоянно видеть, слышать и ощущать, и в результате иногда бывает трудно понять, что это такое на самом деле.
Удар молнии — впечатляющая демонстрация потока электрического тока. Снимок сделан с вершины башни Петронас в Куала-Лумпуре Малайзия
Определение электрического тока
Определение электрического тока:
Электрический ток — это поток электрического заряда в цепи.Более конкретно, электрический ток представляет собой скорость протекания заряда через заданную точку в 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, общей единицей для этого является ампера или ампер, который обозначается буквой «А».
Ампер или усилитель широко используются в электрических и электронных технологиях наряду с множителями, такими как миллиампер (0.001A), микроампер (0,000001A) и т. Д.
Поток тока в цепи обычно обозначается буквой «I», и эта буква используется в уравнениях, таких 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 крепко удерживаются в молекулах, а иногда они слабо удерживаются и могут относительно свободно перемещаться по структуре.
Очень важно отметить, что электроны являются заряженными частицами — они несут отрицательный заряд. Если они движутся, то количество заряда движется, и это называется током.
Стоит также 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 случайное — оно случайное — столько электронов движется в одном направлении, сколько и в другом, и в результате общее движение заряда отсутствует.
Случайное движение электронов в проводнике со свободными электронамиЕсли сила воздействует на электроны, чтобы переместить их в определенном направлении, то все они будут дрейфовать в одном и том же направлении, хотя все еще в некоторой случайной форме, но в одном направлении наблюдается общее движение.
Сила, которая действует на электроны, называется и электродвижущей силой, или ЭДС, а ее величиной является напряжение, измеренное в вольтах.
Поток электронов под действием приложенной электродвижущей силыЧтобы немного лучше понять, что такое ток и как он действует в проводнике, его можно сравнить с потоком воды в трубе.Это сравнение имеет ограничения, но оно служит очень простой иллюстрацией тока и тока.
Ток можно считать подобным воде, протекающей 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 усилие, приложенное к концу, можно сравнить с электродвижущей силой.
Когда давление подается на трубу или вода открывается в результате открытия крана, тогда вода течет практически мгновенно.То же самое относится и к электрическому току.
Чтобы получить представление о потоке электронов, требуется 6,24 миллиарда миллиардов электронов в секунду для тока в один ампер.
Обычный ток и поток электронов
Часто возникает много недоразумений относительно обычного тока и потока электронов. Поначалу это может немного смущать, но на самом деле это довольно просто.
Частицы, которые несут заряд вдоль проводников, являются свободными электронами.Направление электрического поля в цепи — это, по определению, направление, в которое проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю.
Электрон и обычный токЭто произошло потому, что первоначальные исследования статических и динамических электрических токов основывались на том, что мы теперь будем называть положительными носителями заряда. Это означало, что тогда было определено раннее соглашение о направлении электрического тока как направление, в котором положительные заряды будут двигаться.Эта конвенция сохранилась и используется до сих пор.
В итоге:
- Обычный ток: Обычный ток течет от положительного к отрицательному полюсу и указывает направление, в котором будут течь положительные заряды.
- Электронный поток: Электронный поток от отрицательного к положительному полюсу. Электроны заряжены отрицательно и поэтому притягиваются к положительному полюсу, как в отличие от зарядов.
Это соглашение, которое используется во всем мире по сей день, даже если оно может показаться немного странным и устаревшим.
Скорость движения электрона или заряда
Скорость передачи электрического тока очень отличается от скорости реального движения электронов. Сам электрон прыгает в проводнике и, возможно, продвигается вдоль проводника только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это означает, что в случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большинство электронов никогда не выходят из провода.
Чтобы взять другой пример, в ближнем вакууме внутри электронно-лучевой трубки электроны движутся по почти прямым линиям со скоростью около одной десятой скорости света.
Влияние тока
Когда электрический ток протекает через проводник, существует ряд признаков, указывающих на то, что ток течет.
- Тепло рассеивается: Возможно, наиболее очевидным является то, что тепло выделяется. Если ток небольшой, то количество выделяемого тепла, вероятно, будет очень маленьким и может быть незаметным.Однако, если ток больше, то возможно, что выделяется заметное количество тепла. Электрический огонь является ярким примером, показывающим, как ток вызывает выделение тепла. Фактическое количество тепла регулируется не только током, но также и 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, это можно обнаружить.Поместив компас рядом с проводом, несущим достаточно большой постоянный ток, можно увидеть, что стрелка компаса отклонена. Обратите внимание, что это не будет работать с сетью, потому что поле чередуется слишком быстро, чтобы игла реагировала, и два провода (действующий и нейтральный), расположенные близко друг к другу в одном и том же кабеле, отменят действие поля.
Магнитное поле, создаваемое током, находит хорошее применение во многих областях. При намотке провода в катушку эффект может быть увеличен, и может быть сделан электромагнит.Реле и множество других предметов используют эффект. Громкоговорители также используют переменный ток в катушке, чтобы вызывать вибрации в диафрагме, которые позволяют электронным токам превращаться в звуки.
Как измерить ток
Одним из важных аспектов тока является знание величины тока, который может течь в проводнике. Поскольку электрический ток является таким ключевым фактором в электрических и электронных цепях, очень важно знать, какой ток течет.
Есть много разных способов измерения тока. Одним из самых простых является использование мультиметра.
Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра:
Используя цифровой мультиметр, цифровой мультиметр легко измерить ток, поместив цифровой мультиметр в цепь, по которой течет ток. Затем цифровой мультиметр даст точное показание тока, протекающего в цепи
Узнайте , как измерить ток с помощью цифрового мультиметра.
Хотя существуют и другие методы измерения тока, это наиболее распространенный метод.
Ток является одним из наиболее важных и фундаментальных элементов в электрических и электронных технологиях. Ток, протекающий в цепи, может использоваться различными способами: от генерирования тепла до переключения схем или хранения информации в интегральной схеме.
Более основные понятия:
Напряжение
Текущий
сопротивление
емкость
Мощность
трансформеры
РЧ шум
Децибел, дБ
Q, добротность
Возврат в меню основных понятий., ,
Что такое электрический ток? | Живая наука
Электрический ток — это электрический заряд в движении. Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, такого как удар молнии или искра между пальцем и пластиной переключателя заземления. Чаще, однако, когда мы говорим об электрическом токе, мы имеем в виду более контролируемую форму электричества от генераторов, батарей, солнечных батарей 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 работа по переносу заряда из одного места в другое осуществляется электронами. Электроны в проводящем материале, таком как металл, могут свободно перемещаться от одного атома к другому вдоль своих зон проводимости, которые являются самыми высокими электронными орбитами. По словам Серифа Урана, профессора физики в Питтсбургском государственном университете, достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение создает дисбаланс заряда, который может заставить электроны перемещаться по проводнику в виде электрического тока.
Сравнение электрического тока с потоком воды в трубе несколько рискованно, но есть некоторые сходства, которые могут несколько облегчить понимание. Мы можем думать о потоке электронов в проводе как о потоке воды в трубе, согласно Майклу Дубсону, профессору физики в университете Колорадо Болдера. Предостережение заключается в том, что в этом случае труба всегда полна воды. Если мы откроем клапан на одном конце, чтобы пропустить воду в трубу, нам не нужно ждать, пока эта вода пробьется до конца трубы.Мы вынимаем воду с другого конца почти мгновенно, потому что поступающая вода толкает 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 начинают течь на другом конце почти сразу.
Согласно веб-сайту HyperPhysics Государственного университета штата Джорджия, фактическая скорость электрона в проводе составляет порядка нескольких миллионов метров в секунду, но она не движется прямо по проводу.Он подпрыгивает почти наугад и развивается только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это называется скоростью дрейфа электрона. Однако скорость передачи сигнала, когда электроны начинают выталкивать другой конец провода после нажатия переключателя, почти равна скорости света, которая 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, большинство электронов никогда не выходят из провода.
Дисбаланс начислений может быть создан несколькими способами. Первый известный способ состоял в том, чтобы создать статический заряд, потерев два разных материала вместе, например, потерев кусок янтаря мехом животных. Ток мог тогда быть создан, касаясь янтаря к телу с меньшим зарядом или к земле. Однако этот ток имел очень высокое напряжение, очень низкую силу тока и длился всего лишь доли секунды, поэтому его нельзя было сделать для какой-либо полезной работы.
Постоянный ток
Следующим известным способом создания зарядового дисбаланса была электрохимическая батарея, изобретенная в 1800 году итальянским физиком Алессандро Вольта, для которой названа единица для электродвижущей силы, вольт (V).Его «гальваническая ворс» состоял из пачки чередующихся цинковых и медных пластин, разделенных слоями ткани, пропитанной соленой водой, и создавал постоянный источник постоянного тока (DC). Он и другие усовершенствовали и усовершенствовали свое изобретение в течение следующих нескольких десятилетий. Согласно Национальному музею американской истории, «батареи привлекли внимание многих ученых и изобретателей, и к 1840-м годам они снабжали током новые электрические устройства, такие как электромагниты Джозефа Генри и телеграф Сэмюэля Морса.«
Другие источники постоянного тока включают топливные элементы, которые объединяют кислород и водород в воду и вырабатывают электрическую энергию в процессе. Кислород и водород могут поставляться в виде чистых газов или из воздуха и химического топлива, такого как спирт. Другой источник постоянного тока ток — это фотоэлектрическая орсолярная ячейка. В этих устройствах фотонная энергия солнечного света поглощается электронами и преобразуется в электрическую энергию
переменный ток
Большая часть используемой нами электроэнергии поступает в виде переменного тока (переменного тока) от электрического Энергосистема.Переменный ток вырабатывается электрическими генераторами, которые работают по закону индукции Фарадея, с помощью которого изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в проводнике. Генераторы имеют вращающиеся катушки проволоки, которые проходят через магнитные поля при повороте. Когда катушки вращаются, они открываются и закрываются относительно магнитного поля и производят электрический ток, который меняет направление на каждые пол оборота. Ток проходит полный цикл прямого и обратного хода 60 раз в секунду или 60 Гц (Гц) (в некоторых странах 50 Гц).Генераторы могут работать от паровых турбин, нагреваемых углем, природным газом, нефтью или ядерным реактором. Они также могут питаться от ветряных турбин или водяных турбин в гидроэлектростанциях.
От генератора ток проходит через серию трансформаторов, где он повышается до гораздо более высокого напряжения для передачи. Причина этого заключается в том, что диаметр проводов определяет величину тока или силы тока, которые они могут переносить без перегрева и потери энергии, но напряжение ограничивается только тем, насколько хорошо линии изолированы от земли.Интересно отметить, что ток несут только один провод, а не два. Две стороны постоянного тока обозначены как положительные и отрицательные. Однако, поскольку полярность переменного тока изменяется 60 раз в секунду, две стороны переменного тока обозначаются как горячие и заземленные. В магистральных линиях электропередачи провода несут горячую сторону, а сторона заземления проходит через Землю, чтобы завершить цепь.
Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на силу тока, вы можете передавать больше мощности по линии с той же силой тока, используя более высокое напряжение.Затем высокое напряжение снижается, поскольку оно распределяется через сеть подстанций, пока не достигнет трансформатора рядом с вашим домом, где оно, наконец, снизится до 110 В. (В США настенные розетки и светильники работают на 110 В. при 60 Гц. В Европе почти все работает на 230 В при 50 Гц.)
Как только ток достигает конца линии, большая его часть используется одним из двух способов: либо для подачи тепла и света через электрическое сопротивление или механическое движение через электрическую индукцию.Есть несколько других применений — вспоминаются люминесцентные лампы и микроволновые печи — которые работают по другим принципам, но львиная доля мощности уходит на устройства, основанные на сопротивлении и / или индуктивности. Фен, например, использует оба одновременно.
Это подводит нас к важной особенности электрического тока: он может выполнять работу. Он может осветить ваш дом, выстирать и высушить одежду и даже поднять дверь гаража при нажатии переключателя. Что становится все более и более важным, так это способность электрического тока передавать информацию, особенно в форме двоичных данных.Хотя интернет-соединение с вашим компьютером использует лишь небольшую часть электрического тока, скажем, электрического нагревателя, оно становится все более и более важным для современной жизни.
Дополнительные ресурсы
,В этой лекции мы узнаем, что такое электрический заряд и ток и как работает электричество. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменное руководство ниже.
Структура атома
Чтобы понять электричество, нам нужно начать с атома. Материя состоит из атомов. Мы сделаны из атомов. Все во Вселенной состоит из атомов.
Атом нельзя увидеть невооруженным глазом, поэтому мы будем использовать упрощенную модель, которая может помочь нам понять структуру атома.Это называется моделью Бора.
В центре атома находится ядро, состоящее из нейтронов, которые не имеют заряда, и протонов, которые имеют положительный заряд. Кроме того, есть отрицательно заряженные электроны, вращающиеся вокруг ядра.
Число нейтронов, протонов и электронов, которые имеет атом, может сказать нам, какой это материал.
Оболочки
Протоны и нейтроны расположены в центре атома, а электроны циркулируют вокруг ядра в постоянном движении.
Электроны намного легче протонов в ядре, и они могут очень легко двигаться почти со скоростью света.
Они движутся вокруг ядра по круговым орбитам или оболочкам. Каждая оболочка может содержать только определенное количество электронов: первая оболочка может содержать 2 электрона, вторая оболочка — 8 электронов, третья оболочка — до 18 и т. Д.
Оболочки заполнены электронами изнутри. Число электронов в последней внешней оболочке определяет реакционную способность атома или его тенденцию к образованию химических связей с другими атомами.Когда эта оболочка заполнена, атом стабилен и наименее реактивен.
Внешняя оболочка известна как валентная оболочка, и найденные в ней электроны называются валентными электронами. Некоторые материалы в этой оболочке имеют слабосвязанные электроны, что позволяет им течь от одного атома к другому.
Проводники и изоляторы
Эти движущиеся электроны называются свободными электронами. Насколько легко перемещаться электронам, зависит от материала.
Материалы могут быть проводниками или изоляторами.Материалы, которые являются проводниками, как и большинство металлов, позволяют свободным электронам свободно перемещаться по всему телу, в то время как изоляторы, такие как пластик или стекло, ограничивают движение электронов, крепко удерживая их.
Связанные: как работает конденсатор — Физика конденсаторов и приложения
Электрический заряд
Как правило, атомы имеют нейтральный заряд, что означает, что они имеют одинаковое количество электронов и протонов. Другими словами, они имеют чистый электрический заряд, равный нулю. Это минимально возможный уровень энергии атома, или так называемое основное состояние.
Однако мы можем изменить заряд атома, заставляя его приобретать или терять электроны. Если атом получает электроны, он становится отрицательно заряженным, и наоборот, если атом теряет электроны, он становится положительно заряженным. Заряженный атом называется положительным или отрицательным ионом.
Статическое электричество
Например, когда вы тащите ноги по ковру, вы создаете много поверхностных контактов между вашими ногами и ковром, позволяя электронам переноситься к вам, создавая тем самым статический заряд на вашей коже.
Вместо вас и ковра с нейтральным зарядом возникает дисбаланс зарядов между вами как проводником и ковром как изолятором.
Затем, когда вы касаетесь дверной ручки, которая является металлической, весь заряд хочет покинуть вас и перейти к дверной ручке, чтобы восстановить дисбаланс заряда. Поэтому вы получаете удар, когда электроны покидают вас.
Природа всегда стремится к равновесию, равновесию нейтрального заряда или чистому заряду, равному нулю.Во время этого процесса мы не создавали новых платежей. Общий заряд между объектами по-прежнему равен нулю.
Это приводит нас к закону сохранения электрического заряда, который гласит, что вы не можете создать чистый электрический заряд, вместо этого заряд может перемещаться только из одного места в другое.
Электрический заряд на самом деле является наиболее важным свойством протонов и электронов.
Заряд обозначается буквой «q», а единицей заряда является кулоновский заряд.Объекты могут быть положительно или отрицательно заряжены, следовательно, «q» может иметь как положительные, так и отрицательные значения.
Заряд одного электрона или протона известен как элементарный заряд и обозначается строчной буквой «е». Протоны имеют заряд положительного е, а электроны отрицательного е.
Электрический ток
Поток электронов — это то, что формирует электрический ток.
Если мы посмотрим внутрь куска медной проволоки, то найдутся атомы, которые легко обмениваются электронами.Эти электроны могут перемещаться от одного атома к другому в любом направлении. Если мы создадим замкнутую цепь, подключив медный провод к источнику питания, такому как батарея, то напряжение заставит электроны двигаться в одном направлении, от одной клеммы батареи к другой или от отрицательной к позитив источника питания.
В замкнутой цепи напряжение заставляет электроны двигаться в одном направлении от отрицательного к положительному выводу батареи.
Если мы добавим лампочку в замкнутую цепь, электроны должны будут пройти через нее, чтобы добраться до другой клеммы, создавая таким образом свет.
Электрический ток — это движение электрического заряда в проводе за определенный период времени. Символом электрического тока является I.
Один кулоновский заряд, проходящий через кусок провода в течение одной секунды, равен одному амперу тока. Ампер — это единица измерения электрического тока.
Вот и все для этого урока.В следующем уроке по базовой электронике мы поговорим о законе Кулона.
Я надеюсь, вам понравился этот урок и вы узнали что-то новое. Не стесняйтесь задавать любые вопросы в разделе комментариев ниже.
.