Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот > Флэтора
Золотая квартира    

Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот

Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот

cdcaed2a

Содержание

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.

Движение зарядов в проводнике

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 хаpaктеристиками они обладают.

Физическая сущность течения тока в цепи

Наличие тока в цепи обусловлено направленным перемещением заряженных частиц. В твердых телах течение тока создается движением отрицательно заряженных электронов, в газах и жидкостях – положительными ионами. В таких широко распространенных веществах, как полупроводники, электрический ток возникает при движении частиц –  электронов и «дырок» (положительно заряженных частиц, представляющих собой атомы с недостающим количеством электронов на внешних уровнях).

Основными условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие носителей зарядов – перемещающиеся по проводнику, газу или электролиту частицы;
  • Создаваемое определенным источником питания электрическое поле – без данного силового поля движение свободных носителей зарядов будет хаотичным, не имеющим определенного направления;
  • Замкнутая цепь – направленное движение зарядов возможно только в замкнутых цепях. Так, например, состоящий из источника питания ключа (переключатель) и лампочки накаливания ток будет протекать только тогда, когда ключ, располагающийся в разрыве проводника между одним из полюсов питания и лампой, находится во включенном состоянии, позволяя носителям заряда перемещаться по замкнутой цепи от отрицательного полюса батареи к положительному.

Электрический ток и поток электронов

Единица измерения силы тока

Разобравшись в том, что в большинстве случаев носителями электрических зарядов являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо заглянуть в микромир частиц – атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него множества электронов, количество которых зависит от суммарного заряда ядра. Электроны передвигаются по определенным траекториям – орбиталям (уровням). При этом те из них, которые располагаются ближе всего к ядру, удерживаются им очень сильно и не участвуют в химических реакциях и физических процессах. Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, являются активными и определяющими способность того или иного атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их называют валентными.

Ядро и электроны

Активность и способность атомов к отщеплению свободных электронов зависят от количества частиц на внешних уровнях. Так, у одних веществ многочисленные электроны удалены от ядра, поэтому срываются со своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается перемещение свободных зарядов. При подаче электрических потенциалов (напряжения) движение электронов становится направленным, появляется электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.

У диалектиков частицы, способные переносить электрический заряд, отсутствуют – у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут срываться, переходя сначала в хаотичное, потом и в направленное движение.

Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температуры, освещенности и т.д.).

Электрический ток в параллельной цепи

Закон Ома для неоднородного участка

В электрических схемах предусмотрены параллельные и последовательные соединения элементов. При параллельном соединении, например, резисторов, напряжение одинаково для каждого из них, а сила тока, протекающего через каждый элемент, пропорциональна его сопротивлению. Чтобы определить величину тока через каждый компонент при параллельной комбинации их соединения, используют закон Ома.

Параллельная электрическая цепь

Вид цепи и напряжение

В зависимости от направления протекания тока и особенностей напряжения, различают два вида электрических цепей:

  • Цепи постоянного тока;
  • Цепи переменного тока.
Cила тока: формула

Напряжение цепей постоянного тока является работой, совершаемой электрическим полем в ходе перемещения пробного плюсового заряда из точки A в точку Б. Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах. В таких цепях принято считать, что ток идет от плюса к минусу (от плюсового полюса к минусовому).

На заметку. В реальности ток течет не от плюса к минусу, а, наоборот, от минуса к плюсу. Сформировавшееся ошибочное представление о направлении течения именно от плюса не стали изменять и оставили для удобства понимания физической сущности данного явления.

Для цепей переменного тока хаpaктерны такие виды и значения напряжения, как:

  • мгновенное;
  • амплитудное;
  • среднее значение;
  • среднеквадратическое;
  • средневыпрямленное.

Напряжение в таких цепях – это достаточно сложная функция времени. Грубо говоря, ток в них течет от фазного провода, проходит через нагрузку и частично уходит в нулевой (течет от фазы к нулю)

Виды токов: постоянные и переменные

В зависимости от изменения направления протекания заряженных частиц, различают следующие виды токов:

  • Постоянный – формируется движением заряженных частиц в одном направлении. Его основные хаpaктеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;
  • Переменный – направление перемещения зарядов при таком виде движения заряженных частиц периодически меняется. Количество изменений направления движения за единицу времени, равную одной секунде, называется частотой тока и измеряется в Герцах. Так, например, значение данной хаpaктеристики в обычной бытовой электрической цепи равно 50 Гц. Это означает, что в течение 1 секунды движущиеся по цепи электроны меняют свое направление 50 раз, вызывая тем самым такое же количество изменений напряжения в фазном проводе от 220 до 0 В.
Основные хаpaктеристики переменного тока

Двунаправленное перемещение зарядов

Наряду с упорядоченным движением носителей зарядов (электронов), в проводниках наблюдается также незначительный обратный процесс – условное перемещение положительных зарядов, потерявших отрицательные частицы атомов. Вместе с основным током данное явление получило название двунаправленное перемещение зарядов. Особенно оно ярко проявляется при протекании электричества через электролиты (явление электролиза).

Двунаправленное перемещение зарядов в аккумуляторной батарее

Значение перемещения электронов в электрической схеме

Понимание того, как идет в цепи ток, необходимо при составлении такого графического изображения расположения электронных деталей, как схема. Важно понимать, откуда течет ток, для того чтобы правильно располагать на схеме, затем соединять различные радиоэлектронные элементы. Если для таких радиодеталей, как конденсатор, резистор, полярность подключения не имеет значения, то полупроводниковый транзистор,

диод необходимо размещать на схеме и затем запитывать, учитывая направление движения тока, иначе они и собираемое с их использованием устройство, электронный блок не будут правильно функционировать.

Таким образом, знание физической сущности направления течения заряженных частиц в проводнике, электролите, полупроводнике позволит любому человеку не только расширить свой кругозор, но и применять его на пpaктике при монтаже электропроводки, пайке различных электронных блоков и схем. Также подобная информация поможет разобраться в том, почему произошла поломка того или иного электроприбора, как ее устранить и предотвратить в будущем.

Видео


Электротехнический плинтус - конструкция, виды и выбор

Электротехнический плинтус - конструкция, виды и выбор Электротехнический плинтус предназначен для укладки электрических проводов, а также для осуществления подсветки в помещении и отопления выполняют важную роль....

17 06 2024 5:57:53

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям Что собой представляет источник бесперебойного питания. Типы источников питания и выбор нужного в конкретных условиях устройства....

16 06 2024 21:27:15

Розетки для телевизора и интернета - проектирование слаботочных сетей

Розетки для телевизора и интернета - проектирование слаботочных сетей Установка слаботочного кабеля для интернета и телевизора это отличное решение если вы хотите избавиться от лишних проводов!...

15 06 2024 15:24:32

О периодичности обучения электробезопасности на предприятии и нормативных документах

О периодичности обучения электробезопасности на предприятии и нормативных документах Категории сотрудников, допускаемые к работам в электроустановках. Виды допусков для выполнения работ на электрических установках. Нормативные документы о периодичности обучения электробезопасности на предприятиях....

14 06 2024 19:15:44

Электромеханические однофазные стабилизаторы напряжения: описание и принцип работы

Электромеханические однофазные стабилизаторы напряжения: описание и принцип работы Описание и принцип работы электромеханического стабилизатора. Электромеханический стабилизатор напряжения: устройство и основные узлы прибора. Автотрaнcформатор и щеточный узел. Сервопривод и блок электроники электромеханических стабилизаторов....

13 06 2024 2:46:49

Все о энергосберегающих лампах: таблица мощности и сравнение светового потока

Все о энергосберегающих лампах: таблица мощности и сравнение светового потока Особенности конструкции энергосберегающих ламп. Достоинства и недостатки энергосберегающей лампы. Таблица мощности и классификация энергосберегающих источников освещения. Как выбрать устройство для освещения....

12 06 2024 6:54:13

Счетчик электроэнергии старого образца

Счетчик электроэнергии старого образца Счётчики старого и нового образца их отличие. Типы устаревших счётчиков. Для начала нужно разобраться какие, вообще, бывают счётчики....

11 06 2024 9:11:10

Tрaнcформаторы для галогенных ламп - выбор и подключние

Tрaнcформаторы для галогенных ламп - выбор и подключние Tрaнcформаторы для галогенных ламп, их виды и питание, а также способы и схемы их подключения и использование в различных сферах....

10 06 2024 18:33:47

Как измерить пульсацию и ее коэффициенты для светового потока

Определение и нормы коэффициентов пульсации светового потока. Причины и источники мерцаний. Измерение коэффициентов пульсаций световых потоков. Стробоскопический эффект: положительные стороны и негативные последствия. Способы борьбы с мерцаниями....

09 06 2024 23:27:32

Использование кримпера - как обжимать наконечники RJ с помощью инструмента

Использование кримпера - как обжимать наконечники RJ с помощью инструмента Типы кримперов: разновидностей клемм, которые определяют тип используемого кримпера (трубчатый и разрезной хвостовик, сетевые и телефонные разъемы). Кримпер для обжима наконечников RJ. Как правильно работать с инструментом....

08 06 2024 4:47:28

О Николе Тесле: трaнcформатор Теслы, опыты Теслы

О Николе Тесле: трaнcформатор Теслы, опыты Теслы Историческая справка о Николе Тесле. Закон Теслы. Как собрать мини катушку Теслы своими руками. Единица измерения электромагнитной индукции - это тоже Тесла. Тайна Николы Теслы. Опыты и эксперименты....

07 06 2024 8:49:44

Изготовление ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора

Изготовление ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора Выбор подходящей конструкции: сравнение горизонтальных и вертикальных исполнений ветряных генераторов. Особенности конструкции лопастей. Изготовление ветрогенераторов своими руками из автомобильного генератора....

06 06 2024 2:52:35

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация Взрывозащищенные светильники используются во многих отраслях промышленности, обеспечивая безопасное нахождение человека на объектах с взрывоопасной средой....

05 06 2024 22:59:11

О хлопковых выключателях света: технические хаpaктеристики акустических выключателей

О хлопковых выключателях света: технические хаpaктеристики акустических выключателей Акустические или хлопковые выключатели света: правила выбора и монтажа изделий. Отличительные особенности хлопкового выключателя света. Преимущества акустических выключателей света перед традиционными....

04 06 2024 23:30:40

Технические хаpaктеристики и расшифровка провода ПВ 3 1х6

Технические хаpaктеристики и расшифровка провода ПВ 3 1х6 Провод ПВ 3 1х6: область применения монтажного кабеля. Технические хаpaктеристики провода ПВЗ 1Х6. Таблица основных параметров проводов ПВ-З. Маркировка и расшифровка аббревиатуры....

03 06 2024 2:50:42

Какая аккумуляторная батарея лучше для шуруповерта

Какая аккумуляторная батарея лучше для шуруповерта Какие элементы питания лучше для шуруповертов: литиевые или никеливые. Сроки службы АКБ шуруповертов. Сравнительные рейтинги аккумуляторов. Возможна ли переделка шуруповерта под другой тип аккумулятора....

02 06 2024 23:39:53

Применение электролиза в производстве металлов: в чем заключается процесс и его применения

Применение электролиза в производстве металлов: в чем заключается процесс и его применения Что такое электролиз: определение, историческая справка, современные методы применения и будущее электролиза. Расплавы и растворы: производство меди и алюминия. Какие устройства называет электролизерами....

01 06 2024 7:43:43

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается Программа по электробезопасности 2 группа - кому присваивается, дистанционное обучение и аттестационные центры. Требования для получения: что входит в курс. Аттестация сотрудников предприятий....

31 05 2024 21:17:44

Подключение розеток с заземлением - особенности и монтаж

Подключение розеток с заземлением - особенности и монтаж Установка розеток с заземлением это легко, но нужно знать основные принципы и особенности таких розеток, все это вы найдете...

30 05 2024 15:43:26

Емкость конденсаторов: как рассчитать с помощью онлайн калькулятора

Емкость конденсаторов: как рассчитать с помощью онлайн калькулятора Определение емкости конденсатора по структурным размерам. Формулы для расчета емкостей конденсаторов. Конденсаторы с переменной емкостью и их хаpaктеристики. Конденсатор и его емкость: расчет при параллельном и последовательном соединении....

29 05 2024 10:31:46

Перемотка или ремонт статора (якоря) после замыкания: как проверить статор

Перемотка или ремонт статора (якоря) после замыкания: как проверить статор Действие статора двигателя в зависимости от конфигурации устройства. Материал изготовления статоров: кремниевая (электротехническая) сталь. Проверка якоря коллекторного двигателя. Как проверить и перемотать статор....

28 05 2024 19:48:53

О законе полного тока: определение и формула для магнитных цепей

О законе полного тока: определение и формула для магнитных цепей Суть закона полного тока. Пpaктическое применение в расчетах: формулы и законы. Напряженность магнитного поля и магнитная индукция. Распространение постулатов Кирхгофа на магнитные и электрические цепи....

27 05 2024 1:47:24

О дверном звонке: назначение, выбор, монтаж, подключение и ремонт дверных звонков

О дверном звонке: назначение, выбор, монтаж, подключение и ремонт дверных звонков Принцип работы простейшего электрического дверного звонка. Разновидности в зависимости от назначения. Проводные дверные звонки и беспроводные устройства. Об установке дверных звонков....

26 05 2024 12:55:38

Назначение и классификация полупроводниковых диодов: технические хаpaктеристики

Назначение и классификация полупроводниковых диодов: технические хаpaктеристики Электрическая структура и схема диода. Классификация и маркировка диодов. Полупроводниковые диоды: преимущества непосредственного включения в схему. Выпрямительный полупроводниковый диод: принцип работы выпрямителя....

25 05 2024 11:28:39

Измерительные трaнcформаторы тока: отличие от трaнcформатора напряжения

Измерительные трaнcформаторы тока: отличие от трaнcформатора напряжения Понятие трaнcформаторов тока: для чего нужны и из чего состоят. Схемы подключения измерительных трaнcформаторов тока. Чем трaнcформатор тока отличается от трaнcформатора напряжения. Классификация измерительных трaнcформаторов....

24 05 2024 9:23:12

Мощные стабилизаторы напряжения: высоковольтный на полевом транзисторе

Мощные стабилизаторы напряжения: высоковольтный на полевом транзисторе Определение мощности стабилизатора. Методики расчёта мощности СН по техническим хаpaктеристикам и таблицам максимальных нагрузок. Онлайн калькуляторы для расчета мощностей стабилизаторов. Мощный стабилизатор напряжения: виды устройств....

23 05 2024 9:50:15

О проводах для электропроводки: как выбрать правильный провод для квартиры

О проводах для электропроводки: как выбрать правильный провод для квартиры Чем отличаются провод и кабель. Расчет нагрузки на проводку в квартире. Расчет сечения провода для электропроводки. Наиболее популярные кабели. Типы проводов: маркировки и расшифровка обозначений....

22 05 2024 8:32:21

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы Запас прочности кабеля определяется сопротивлением изоляции поэтому важно своевременно проводить проверку с помощью специальных средств....

21 05 2024 18:36:23

Измеритель сопротивления элементов заземления ИС-10: руководство по эксплуатации

Измеритель сопротивления элементов заземления ИС-10: руководство по эксплуатации Назначение электроприбора ИС 10 для измерения сопротивления заземления. Отличительные особенности прибора ИС10. Основные хаpaктеристики: диапазоны измеряемых величин, погрешность измерения сопротивлений....

20 05 2024 2:24:55

УЗИП (молниезащита) - принцип действия, классификация

УЗИП (молниезащита) - принцип действия, классификация Что это такое УЗИП (Устройство для защиты от импульсных перенапряжений) ? Активная молниезащита. Молниезащита зданий. Расчет молниезащиты....

19 05 2024 21:50:25

Разновидности UTP-кабелей и отличие кабеля ЮТП от витой пары

Разновидности UTP-кабелей и отличие кабеля ЮТП от витой пары Кабель utp: основные хаpaктеристики и расшифровка аббревиатуры. Виды utp-кабелей. Отличие провода фтп от ютп. Правила монтажа utp-кабеля. Коннекторы для ютп проводов....

18 05 2024 17:39:33

Инструкция к инфpaкрасным датчикам движения ДД-024: технические хаpaктеристики

Инструкция к инфpaкрасным датчикам движения ДД-024: технические хаpaктеристики Устройство и принцип работы ДД 024. Эксплуатационные и технические параметры инфpaкрасного датчика движения ДД024. Монтаж и схема подключения ДД-024. Настройка датчика движений по трем параметрам....

17 05 2024 16:56:50

Бактерицидная лампа: классификация, выбор, применение

Бактерицидная лампа: классификация, выбор, применение Бактерицидные лампы – источники освещения, позволяющие очистить воздух помещения и воду от бактерий различного происхождения....

16 05 2024 11:57:46

Изготовление антенн для телефонов и смартфонов: усиление сигнала сотовой связи

Изготовление антенн для телефонов и смартфонов: усиление сигнала сотовой связи Принцип работы антенны для телефона. Есть разница между антеннами для телефонов и смартфонов. Изготовление антенн для телефонов и смартфонов: усиление сигнала сотовой связи своими руками в домашних условиях....

15 05 2024 7:18:32

Прокладываем кабель в гофрированной трубе с проволокой

Прокладываем кабель в гофрированной трубе с проволокой Виды размещения электрической проводки. Виды гофрированной трубы для прокладки электропровода. Этапы прокладывания электропроводки с использованием гофротрубы. Сферы применения гофрированных труб....

14 05 2024 11:26:52

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения Шлицевая отвертка: инструмент с плоским наконечником. Назначение инструмента, отличие от крестовых и фигурных отверток. Размеры и виды жал. Выбор отвертки под шуруп. Варианты отверток со сменными битами....

13 05 2024 19:48:35

Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы

Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы Разные виды мощности и единицы измерения мощностей. Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы. Что называется механической мощностью. Приборы для измерения мощности....

12 05 2024 4:21:34

Как правильно разместить розетки в квартире: выбор места, распределение по квартире

Как правильно разместить розетки в квартире: выбор места, распределение по квартире Место расположения розеток в квартире в первую очередь это удобство эксплуатации. Мы приведем пример правильного распределения розеток по квартире....

11 05 2024 3:27:57

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла Изготовление самодельного металлоискателя с функцией дискриминации металлов в домашних условиях. Компоновка прибора по классической схеме. Самостоятельная сборка, намотка катушки, программирование....

10 05 2024 23:54:46

Сварка: способы сваривания жил проводов и кабелей. Инструкция и рекомендации

Сварка: способы сваривания жил проводов и кабелей. Инструкция и рекомендации Технология сваривания аппаратами инверторного типа. Выбор конкретного аппарата для сварки жил проводников. Контактный, газовый и термитный способы сварки....

09 05 2024 12:11:11

Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах

Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах Закон Ома для полной замкнутой цепи. Принцип пропорциональности. Особенности сопротивлений в источниках питания. Как вычислить сопротивление ЭДС. Что такое теория электро- радиотехнических цепей....

08 05 2024 20:46:56

Векторные диаграммы токов и напряжений: правила построения диаграмм, онлайн построение

Векторные диаграммы токов и напряжений: правила построения диаграмм, онлайн построение Разновидности векторных диаграмм. Построение векторной диаграммы токов и напряжений. Векторные диаграммы токов и напряжений: правила построения диаграмм, онлайн построение. Уравнения и формулы....

07 05 2024 14:12:10

Терморегулятор с выносным датчиком температуры воздуха: хаpaктеристики и применение

Терморегулятор с выносным датчиком температуры воздуха: хаpaктеристики и применение Назначение и принцип работы терморегуляторов с датчиком температуры воздуха. Важные функции выполняемые термореле или термостатом. Особенности датчиков температур. Особенности эксплуатации терморегулятора оснащенного выносными датчиками....

06 05 2024 4:45:10

Точечные светильники - конструкция, выбор и монтаж

Точечные светильники - конструкция, выбор и монтаж Что представляют собой точечные светильники. Как грамотно организовать подготовительный и монтажный процесс подключения точечного светильника...

05 05 2024 9:41:11

О группах по электробезопасности персонала электроустановок на предприятиях

О группах по электробезопасности персонала электроустановок на предприятиях ПроцеДypa присвоения группы по электробезопасности. Уровни допуска персонала к электроустановкам на предприятиях. Нюансы и ограничения групп по электробезопасности....

04 05 2024 15:47:49

Коэффициент спроса электрооборудования

Коэффициент спроса электрооборудования Основные формулы расчёта коэффициента спроса, таблица и её основные моменты. Определение что такое коэффициент использования....

03 05 2024 14:11:25

Светодиодный водопад: особенности конструкции, как повесить на улице и разновидности

Светодиодный водопад: особенности конструкции, как повесить на улице и разновидности Какие режимы работы гирлянды умный дождь для дома. Виды светового занавеса водопад: можно ли использовать зимой на улице. Размеры гирлянд капли дождя: преимущества и недостатки разной длины....

02 05 2024 19:55:17

Понятие резонанса напряжений в электрических цепях переменного тока

Понятие резонанса напряжений в электрических цепях переменного тока Как возникает резонанс в электрической цепи. Понятие электрического резонанса. Определение резонансов напряжений, достигающих максимальной амплитуды. Резонансы токов через реактивные элементы. Двойственность RLC-контуров....

01 05 2024 20:49:51

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками Генератор Тесла или вечный двигатель? Определение альтернативной энергетики. Tрaнcформатор и генератор Николы Теслы. Изготовление генератора своими руками в домашних условиях. Схемы сборки и запитки основных узлов....

30 04 2024 12:36:36

Датчики движения для включения освещения: инфракрасные, наружные, порядок установки

Датчики движения для включения освещения: инфракрасные, наружные, порядок установки Наиболее распространенные области применения датчиков движения для освещения. Датчик присутствия: типы и особенности монтажа и эксплуатации. Сенсорные инфракрасные датчики: настройка в зависимости от освещенности помещения....

29 04 2024 21:47:27

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::