Свойства электричества: Свойства электрического тока

Свойство – электрический ток – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Свойство – электрический ток

Cтраница 1

Свойства электрического тока, используемые в дискретных сигналах, принято называть обычно в телемеханике импульсными признаками. В настоящей работе признаками именуются свойства электрического тока, используемые для формирования сигналов во всех системах телемеханики.  [1]

Свойство электрического тока возбуждать магнитное поле широко применяют в технике конструирования электромагнитов, являющихся необходимым элементом электрических генераторов, эле-тродвигателей, реле, измерительных приборов и пр.  [2]

Свойство электрического тока нагревать проводники широко используется в технике.  [4]

Отдел физики, изучающий свойства электрического тока, электричества в движении; про-тивоп.  [5]

Электротермическая обработка основана на свойстве электрического тока выделять тепло соответствующей плотности при прохождении по замкнутой цепи.  [7]

Электротермическая обработка основана на свойстве электрического тока выделять тепло при прохождении по замкнутой цепи.  [8]

В основе точечной электросварки лежит свойство электрического тока при прохождении через проводник нагревать его.  [9]

Электротермический метод обработки основан на свойстве электрического тока выделять тепло при прохождении по цепи, имеющей электрическое сопротивление.  [10]

Электротермический метод обработки основан на свойстве электрического тока выделять тепло при прохождении, по замкнутой цепи. Так как степень тепловыделения пропорциональна сопротивлению цепи, то на участках сопротивления может быть достигнута высокая температура. В местах контакта электрический ток может разогревать, размягчать и даже плавить металл.  [11]

Вторая часть посвящена вопросу об аномалиях в свойствах электрического тока в изоляторах. В кварце удается все наблюдаемые весьма противоречивые по внешности явления объяснить с помощью того же механизма, которым мы пользуемся и в нормальных случаях прохождения тока через газы и электролиты.  [12]

Период 1831 – 1870 гг. характеризуется углублением изучения свойств электрического тока и началом практических применений его, которые в последующем все более и более расширялись. В этот период были установлены законы тепловых действий тока, изучены закономерности химических действий тока, открыто явление самоиндукции и экстратоков, исследованы явления электрического разряда в вакууме и в газах. Весьма глубоко были изучены магнитные свойства различных материалов, положено начало электрометрии. Наряду с этим были технически разработаны системы электромагнитных телеграфов, средств дистанционного взрывания мин посредством электричества, изобретена гальванопластика, произведены опыты электрического освещения, заложены начала электроавтоматики.  [13]

Эрстед читал своим студентам лекцию, по ходу которой он хотел продемонстрировать весьма курьезное по тем временам свойство электрического тока нагревать проволоку, по которой он проходит. Это была великолепная случайность – рядом с проволокой, на которую были устремлены глаза студентов, оказался компас, в общем-то не имевший прямого отношения к теме лекции. Один из зорких студентов обратил внимание на то, что в то время, как но проволоке проходит ток, стрелка компаса вздрагивает и немного поворачивается.  [14]

Страницы:      1    2

Электрический ток: польза и опасность

Что такое электрический ток знает каждый старшеклассник. Более того, современную жизнь просто невозможно представить без использования электрической энергии. Электрический ток дарит нам и свет (электрические лампы), и тепло (электронагревательные приборы). В своей жизни мы используем самые разные электротехнические устройства, которые делают ее комфортнее (телевизор, радиоприёмник, телефон, стиральная машина, пылесос и так далее). Промышленность просто перестала бы существовать, если бы не было электричества. Однако, при всей той пользе, которую несет в себе использование электрического тока, он вместе с тем содержит в себе и опасность. Давайте попробуем разобраться, что нужно учитывать, чтобы это использование было безопасным.

Сначала следует отметить, что электрический ток может оказать на человеческий организм негативное воздействие:

1. Механическое: электрический ток приводит к сильному и резкому сокращению мышц вплоть до их разрыва.

2. Термическое: температурный нагрев тканей организма (ожог) вызывает функциональное расстройство органов.

3. Электролитическое: физико-химические процессы электролиза, происходящие под действием электрического тока в живых тканях, приводят к нарушению баланса.

4. Световое: вспышки света и ультрафиолетовое излучение, созданное электрическим током приводят к негативному воздействию на глаза.

5. Биологическое: действие электрического тока может привести к раздражению и перевозбуждению нервной системы человека.

Электрический ток в проводнике описывается законом Ома для участка цепи:

где I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах (А), U – электрическое напряжение на концах проводника, измеряемое в вольтах (В), R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах (Ом).

Действие электрического тока на организм человека в первую очередь определяется силой тока. Переменный электрический ток частоты 50 Гц, используемый для работы бытовой техники, является смертельно опасным, если сила тока равна или больше, чем 0,1А. К потере сознания приводят токи силой 0,05–0,1 А. Токи силой менее 0,05 А считаются сравнительно неопасными и приводят лишь покалыванию и к неприятным ощущениям в организме. Однако, даже при небольших токах силой 0,005–0,02 А мышцы теряют способность самопроизвольно сокращаться, и человек может оказаться долгое время под воздействием электрического тока, что не безопасно.

Согласно закону Ома сила тока обратно пропорциональна электрическому сопротивлению, которое может быть различным. Если кожа человека сухая и огрубевшая сопротивление равно примерно 100000–200000 Ом. Если кожа влажная и тонкая, то – 30000–50000 Ом. Самая неблагоприятная ситуация будет, если человек стоит на хорошо проводящей поверхности, в этом случае сопротивление уменьшается до 10000–20000 Ом. В условиях повышенной влажности сопротивление может быть очень небольшим: 1000–2000 Ом.

Таким образом, если человеческий организм оказался под воздействием бытового напряжения 220 В, то в самом неблагоприятном случае при сопротивлении в 1000 Ом, согласно закону Ома, сила тока будет 0,22 А. Такая сила тока может привести к параличу дыхания. В самом лучшем случае при сопротивлении в 200000 Ом сила тока будет 0,0011 А. Действие такого тока приведет лишь к неприятным ощущениям.

Поэтому никогда не нужно касаться оголенных проводов или неисправных электроприборов, если нет абсолютной уверенности в том, что они не находятся под напряжением. Особенно опасно прикосновение двумя руками, так как в этом случае электрический ток пройдет через область сердца.

По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:

Определите, силу тока через резиновые перчатки толщиной 1мм, если площадь соприкосновения с электрическим проводом, находящимся под напряжением 220В, равна 1мм².Удельное сопротивление резины 10¹³Омм.

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г.Москвы

Что такое электрический ток: определение, характеристики, виды

Открытия, связанные с электричеством, кардинально изменили нашу жизнь. Используя электрический ток как источник энергии, человечество сделало прорыв в технологиях, которые облегчили наше существование. Сегодня электричество приводит в движение токарные станки, автомобили, управляет роботизированной техникой, обеспечивает связь. Этот список можно продолжать очень долго. Даже трудно назвать отрасль, где можно обойтись без электроэнергии.

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

Электрическую энергию можно доставить практически везде:

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

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

Что такое электрический ток?

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

Как всё начиналось

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

Когда физики вплотную занялись исследованием электризации тел, они начали понимать природу подобных явлений. А первый кратковременный электрический ток, созданный человеком, появился при соединении проводником двух наэлектризованных предметов (см. рис. 1). В 1729 году англичане Грей и Уиллер открыли проводимость зарядов некоторыми материалами. Но определения электрического тока они не смогли дать, хотя и понимали, что заряды перемещаются от одного тела к другому по проводнику.

Рис. 1. Опыт с заряженными телами

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

Определение

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

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

Такие условия можно создать, например, с помощью электрофорной машины (рис. 2). Если два диска вращать в противоположных направлениях, то они будут заряжаться разноимёнными зарядами. На щётках, прилегающих к дискам, появится разница потенциалов. Соединив контакты проводником, мы заставим заряженные частицы двигаться упорядоченно. То есть электрофорная машина является источником электричества.

Рисунок 2. Электрофорная машина

Источники тока

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

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

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

Характеристики

Электрический ток характеризуется величинами, которые описывают его свойства.

Сила и плотность тока

Для описания характеристики электричества часто используют термин «сила тока». Название не совсем удачное, так как оно характеризует только интенсивность движения электрических зарядов, а не какую-то силу в буквальном смысле. Тем не менее, этим термином пользуются, и он означает количество электричества (зарядов) проходящего через плоскость поперечного сечения проводника. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А).

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

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

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

Мощность

Электрическими силами совершается работа против активного и реактивного сопротивления. На пассивных сопротивлениях работа преобразуется в тепловую энергию. Мощностью называют работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электричеству применяют термин «мощность тепловых потерь». Физики Джоуль и Ленц доказали, что мощность тепловых потерь проводника равна силе тока умноженной на напряжение: P = I× U. Единица измерения мощности – ватт (Вт).

Частота

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

Ток смещения

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

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

Виды тока

По способу генерации и свойствам электроток бывает постоянным и переменным. Постоянный – это такой, что не меняет своего направления. Он течёт всегда в одну сторону. Переменный ток периодически меняет направление. Под переменным понимают любой ток, кроме постоянного. Если мгновенные значения повторяются в неизменной последовательности через равные промежутки времени, то такой электроток называют периодическим.

Классификация переменного тока

Классифицировать изменяющиеся во времени токи можно следующим образом:

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

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

Дрейфовая скорость электронов

Электричество по металлическому проводнику распространяется со скоростью света. Но это не означает, что заряженные частицы несутся от полюса к полюсу с такой же скоростью. Электроны в металлических проводниках встречают на своём пути сопротивление атомов, поэтому их реальное перемещение составляет всего 0,1 мм за секунду. Реальная, упорядоченная скорость перемещения электронов в проводнике называется дрейфовой.

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

Направление электрического тока

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

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

Электрический ток в различных средах

В металлах

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

Рис. 3. Электрический ток в металлах

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

В полупроводниках

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

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

В вакууме и газе

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

Рис 4. Электрический ток в газах

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

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

В жидкостях

Оговоримся сразу – не все жидкости являются проводниками. Электрический ток возможен в кислотных, щёлочных и соляных растворах. Иначе говоря – в средах, где имеются заряженные ионы.

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

Рис. 5. Электроток в жидкостях

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

Рис. 6. Электрический ток в средах

Проводники электрического тока

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

Небольшое сопротивление имеют:

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

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

Электробезопасность

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

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

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

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

Интересные факты об электричестве | ИГЭУ

 

 

Интересные факты об электричестве

Электрические угри могут поразить электрическим током напряжением около 500 вольт для самообороны и во время охоты.

Крупнейший в мире источник энергии для электростанций — это уголь. Сжигание угля в топках котлов нагревает воду, а поднимающийся пар вращает турбины генераторов.

Молния — разряд электричества в атмосфере, достигающий десятков тысяч вольт.

Электричество играет важную роль в здоровье человека. Мышечные клетки сердца сокращаются и производят электроэнергию. Электрокардиограмма (ЭКГ) измеряет ритм сердца благодаря этим импульсам.

В далекие 1880-е была «война токов» между Томасом Эдисоном (который придумал постоянный ток) и Николой Теслой (который открыл переменный ток). Оба хотели, чтобы их системы широко использовались, но победил переменный ток за простоту получения, больший КПД и меньшую опасность.

Интересно, что американский президент Бенджамин Франклин провел обширные исследования электричества в 18 веке и изобрел громоотвод.

Древние греки считали, что больше всего янтаря находят на побережье Северного моря. Именно там Фаэтон был повержен молнией на землю. Вероятно, что они видели связь между молнией и свойствами янтаря.

Словарь Академии Российской 1794 года издания так описывал когда-то электричество: «Вообще это означает действие вещества весьма текучего и тонкого, свойствами своими весьма различного от всех жидких известных тел; имеющее способность сообщаться почти со всеми телами, но с иными более, с другими менее, движущееся с необъятной скоростью и производящее своим движением весьма странные явления».

В конце 30-х годов 18 века член Парижской Академии Шарль Ф. Дюфе писал: «Возможно, что в конце концов удастся найти средство для получения электричества в больших масштабах и, следовательно, усилить мощь электрического огня, который во многих из этих опытов представляется… как бы одной природы с молнией».

В старину место разряда молнии в землю указывало грабителям скифских курганов, что именно здесь зарыты сокровища. Понятно, что молнии бьют в курганы, содержащие металлическую «начинку».

Аналогично, что на Руси место, куда попала молния, считалось лучшим для рытья колодца. Вероятность близкой воды была очень высока!

Не зря знаменитого Луиджи Гальвани, вовсе даже не физика, прозвали когда-то волшебником. Он заставлял шевелиться трупы телят, кошек, мышей и лягушек! В его честь названы химические источники тока — гальванические элементы.

Изучение статического электричества начиналось с помощью простейшего прибора: металлический диск, стеклянная ручка, кошка, сургучная подушка, палец. Именно с таким набором «инструментов» работал знаменитый Алессандро Вольта.

Вероятно, одной из первых электрических цепей была живая электрическая цепь, составленная из 180 взявшихся за руки солдат Людовика XV, которые содрогались от проходившего через них разряда Лейденской банки во время опыта при дворе короля.

Многие единицы физических величин в электротехнике носят имена ученых. Но интересно, что лишь один из них, а это был Георг Ом, дважды удостоен такой чести. Всем знакома единица измерения сопротивления «Ом», но оказывается, что в некоторых странах физическую величину, обратную сопротивлению — электропроводность, измеряют в величинах, называющихся «мо».

Казус, но! В 1827 году немец по имени Георг Ом, снискавший позднее всемирную славу, не сдал экзамен и не был допущен к преподаванию физики в школе из-за крайне низкого уровня знаний и отсутствия педагогических способностей.

Интересно, что к широкому использованию переменного тока, полученного еще в 30-х годах 19 века, приступили лишь спустя 70 лет! Передачу переменного тока с помощью высоковольтных ЛЭП пытались даже запретить законом. Среди противников переменного тока был и Томас Эдисон!

Знаете ли вы, что в некоторых районах Южной Америки и Африки, где не было проведено электричество, можно было внутри жилища увидеть закрытые стеклянные банки, наполненные светляками! Такие «лампы» давали на зависть яркий свет!

Ученые считают, что мы все могли неоднократно наблюдать движение частиц со скоростью, вдвое меньшей скорости света, по каналу диаметром в 1,27 см. Это всякий раз происходит в молнии!

Тематическую подборку подготовила Л.А. Попова

Проводники и диэлектрики

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока. 

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу. 

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод. 

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность. 

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.  

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу. 

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы. 

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств. 

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач. 

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц. 

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос). 

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно. 

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы. 

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах. 

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля. 

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника. 

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным. 

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника. 

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы. 

Полупроводниками являются кремний и германий.

Статья по теме: Электрический ток и его скорость

Электричество – величайшее изобретение человечества

Вадим Прибытков физик теоретик, постоянный автор Терры Инкогнита.

—-Основные свойства и законы электричества–установлены любителями.

Электричество является основой современной техники. Нет более важного открытия в истории человечества, чем электричество. Могут сказать, что космос и информатика также являются грандиозными научными достижениями. Но без электричества не было бы ни космоса, ни компьютеров.

Электричество–это поток движущихся заряженных частиц- электронов, а также все явления, связанные с перегруппировкой заряда в теле. Самое интересное в истории электричества это то, что основные свойства и законы его были установлены посторонними любителями. Но на этот решающий момент до сих пор как-то не обращалось внимания.

Уже в глубокой древности было известно, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы. Однако это явление на протяжении тысячелетий не находило практического применения и дальнейшего развития.

Янтарь упорно терли, любовались им, делали из него различные украшения, и на этом дело ограничивалось.

В 1600 г. в Лондоне была опубликована книга английского врача В.Гильберта, в которой он впервые показал, что способностью янтаря притягивать после трения легкие предметы обладают и многие другие тела, в том числе стекло. Он заметил также, что влажность воздуха в значительной степени препятствует этому явлению.

—-Ошибочная концепция Гильберта.

Однако Гильберт и первым ошибочно установил различительную грань между электрическими и магнитными явлениями, хотя в действительности эти явления порождаются одними и теми же электрическими частицами и никакой грани между электрическими и магнитными явлениями не существует. Эта ошибочная концепция имела далеко идущие последствия и надолго запутала существо вопроса.

Гильберт обнаружил также, что магнит теряет магнитные свойства при нагревании и восстанавливает их при охлаждении. Он использовал насадку из мягкого железа для усиления действия постоянных магнитов, первым стал рассматривать Землю, как магнит. Уже из одного этого краткого перечисления видно, что врачом Гильбертом были сделаны важнейшие открытия.

Самое удивительное в этом анализе заключается в том, что до Гильберта, начиная от древних греков, которые установили свойства янтаря, и китайцев, которые пользовались компасом, не было никого, кто бы сделал такие выводы и так систематизировал наблюдения.

—-Вклад в науку О.Генрике.

Тогда события развивались необыкновенно медленно. Прошел 71 год, прежде чем немецким бургомистром О.Герике в 1671 г. был сделан следующий шаг. Вклад его в электричество был огромным.

Герике установил взаимное отталкивание двух наэлекризованных тел (Гильберт полагал, что существует лишь притяжение), передачу электричества от одного тела к другому с помощью проводника, электризацию посредством влияния при приближении к незаряженному телу наэлектризованного тела, и, самое главное,– первым построил основанную на трении электрическую машину. Т.е.

он создал все возможности для дальнейшего проникновения в сущность электрических явлений.

—-Не только физики внесли свой вклад в развитие электричества.

Прошло еще 60 лет, прежде чем французский ученый Ш.Дюфе в 1735-37 гг. и американский политик Б.Франклин в 1747-54 гг.

установили, что электрические заряды бывают двух родов. И, наконец, в 1785 г. французским артиллерийским офицером Ш.Кулоном был сформирован закон взаимодействия зарядов.

Надо указать также на работу итальянского врача Л.Гальвани. Огромное значение имели работы А.Вольта по созданию мощного источника постоянного тока в виде “вольтова столба”.

Важный вклад в познание электричества произошел в 1820 г., когда датский профессор физики Х.Эрстед открыл воздействие проводника с током на магнитную стрелку. Практически одновременно было открыто и изучено А.Ампером взаимодействие между собой токов, имеющее чрезвычайно важное прикладное значение.

Большой вклад в изучение электричества был внесен также аристократом Г.Кавендишем, аббатом Д.Пристли, школьным учителем Г.Омом. На основании всех этих исследований подмастерье М.Фарадей открыл в 1831 г. электромагнитную индукцию, которая в действительности является одной из форм взаимодействия токов.

Почему в течение тысячелетий люди ничего не знали об электричестве? Почему в этом процессе участвовали самые различные слои населения? В связи с развитием капитализма был общий подъем экономики, ломались средневековые кастовые и сословные предрассудки и ограничения, поднимался общий культурный и образовательный уровень населения. Однако и тогда не обошлось без трудностей. Например, Фарадею, Ому и ряду других талантливых исследователей приходилось вести ожесточенные бои со своими теоретическими противниками и оппонентами. Но все же, в конечном итоге, их идеи и взгляды публиковались и находили признание.

Из всего этого можно сделать интересные выводы: научные открытия делаются не только академиками, но и любителями науки.

Если мы хотим, чтобы наша наука находилась на передовых позициях, то должны помнить и учитывать историю ее развития, бороться с кастовостью и монополизмом односторонних взглядов, создавать равные условия для всех талантливых исследователей, независимо от их научного статуса.

Поэтому пора открыть страницы наших научных журналов для школьных учителей, артиллерийских офицеров, аббатов, врачей, аристократов и подмастерьев, чтобы и они смогли принять активное участие в научном творчестве. Сейчас они лишены такой возможности.

Электрическое поле. Виды и работа. Применение и свойства

Электрическое поле – это векторное поле, действующее вокруг частиц обладающих электрическим зарядом. Оно входит в состав электромагнитного поля. Для него характерно отсутствие реальной визуализации. Оно невидимо, и может быть замечено только в результате силового воздействия, на которое реагируют другие заряженные тела с противоположными полюсами.

Как устроено и действует электрическое поле

По сути, поле является особым состоянием материи. Его действие проявляется в ускорении тел или частиц, обладающих электрическим зарядом. К его характеризующим особенностям, можно отнести:

• Действие только при наличии электрического заряда.
• Отсутствие границ.
• Наличие определенной величины воздействия.
• Возможность определения только по результату действия.

Поле неразрывно связано с зарядами, которые находятся в определенной частице или теле. Оно может образовываться в двух случаях. Первый предусматривает его появление вокруг электрических зарядов, а второй при перемещении электромагнитных волн, когда меняется электромагнитное поле.

Электрические поля воздействуют на неподвижные относительно наблюдателя электрически заряженные частицы. В результате они получают силовое влияние. Пример воздействия поля можно наблюдать и в быту. Для этого достаточно создать электрический заряд. Учебники физики предлагают для этого простейший пример, когда диэлектрик натирается о шерстяное изделие. Получить поле вполне возможно, взяв пластиковую шариковую ручку и потерев ее о волосы. На ее поверхности образуется заряд, что приводит к появлению электрического поля. Как следствие ручка притягивает мелкие частицы. Если ее преподнести к мелко разорванным кусочкам бумаги, то они будут притягиваться к ней. Такой же результат можно достигнуть и при использовании пластиковой расчески.

Бытовым примером проявления электрического поля является образование мелких световых вспышек при снятии одежды из синтетических материалов. В результате нахождения на теле диэлектрические волокна накапливают вокруг себя заряды. При снятии такого предмета одежды электрическое поле подвергается различным силам воздействия, что и приводит к образованию световых вспышек. Особенно это характерно для зимней одежды, в частности свитеров и шарфов.

Свойства поля

Для характеристики электрического поля применяется 3 показателя:

• Потенциал.
• Напряженность.
• Напряжение.

Потенциал

Данное свойство является одним из главных. Потенциал указывает на количество накопленной энергии применяемой для перемещения зарядов. По мере их сдвига энергия расточается, постепенно приближаясь к нулю. Наглядной аналогией данного принципа может выступить обыкновенная стальная пружина. В спокойном положении она не обладает никаким потенциалом, но только до того момента, пока не будет сжата. От такого воздействия она получает энергию противодействия, поэтому после прекращения влияния обязательно разогнется. Когда пружина отпускается, то моментально распрямляется. Если на ее пути окажутся предметы, она начнет их двигать. Возвращаясь непосредственно к электрическому полю потенциал можно сравнить с приложенными усилиями на выпрямление назад.

Электрическое поле обладает потенциальной энергией, что и делает его способным выполнять определенное воздействие. Но перемещая заряд в пространстве, оно истощает свой ресурс. В том же случае если передвижение заряда внутри поля осуществляется под воздействием сторонней силы, то поле не только не теряет свой потенциал, но и пополняет его.

Также для большего понимания данной величины можно привести еще один пример. Предположим, что незначительный положительно заряженный заряд располагается далеко за пределами действия эл.поля. Это делает его совершенно нейтральным и исключает взаимный контакт. Если же в результате воздействия любой сторонней силы заряд будет двигаться по направлению к электрическому полю, то достигнув его границы, будет втянут в новую траекторию. Энергия поля, затраченная на влияние относительно заряда в определенной точке воздействия, и будет называться потенциалом на этой точке.

Выражение электрического потенциала осуществляется через единицу измерения Вольт.

Напряженность

Этот показатель применяется для количественного выражения поля. Данная величина рассчитывается как отношение положительного заряда воздействующего на силу действия. Простым языком напряженность выражает силу эл.поля в определенном месте и времени. Чем выше напряженность, тем более выраженным будет влияние поля на окружающие предметы или живые существа.

Напряжение

Этот параметр образуется от потенциала. Он применяется для демонстрации количественного соотношения действия, которое производит поле. То есть, сам потенциал показывает объем накопленной энергии, а напряжение демонстрирует потери на обеспечение движения зарядов.

В электрическом поле положительные заряды перемещаются от точек с высоким потенциалом в места, где он ниже. Что касается отрицательных зарядов, то они движутся противоположно. Как следствие осуществляется работа с использованием потенциальной энергии поля. Фактически напряжение между точками качественно выражает работу, совершенную полем для переноса единицы противоположно заряженных зарядов. Таким образом, термины напряжение и разность потенциалов это одно и то же.

Наглядное проявление поля

Электрическое поле имеет условное визуальное выражение. Для этого применяются графические линии. Они совпадают с линиями воздействия силы, которые излучают заряды вокруг себя. Помимо линии действия сил, также важно их направление. Для классификации линий за основу определения направлений принято использовать положительный заряд. Таким образом, стрелка движения поля идет от положительных частиц к отрицательным.

Чертежи, изображающие эл.поля, на линиях имеют направление в виде стрелки. Схематически в них всегда есть условное начало и конец. Таким образом, они не замыкаются сами на себе. Силовые линии берут свое начало на точке нахождения положительного заряда и заканчиваются на месте отрицательных частиц.

Электрическое поле может иметь различные типы линий в зависимости не только от полярности заряда, который способствует их образованию, но и наличию сторонних факторов. Так, при встрече противоположных полей они начинают действовать друг на друга притягательно. Искаженные линий приобретают очертания гнутых дуг. В том же случае, когда встречаются 2 одинаковых поля, то они отталкиваются в противоположные стороны.

Сфера применения

Электрическое поле обладает рядом свойств, которые нашли полезное применение. Данное явление используется при создании различного оборудования для работы в нескольких весьма важных сферах.

Использование в медицине

Воздействия электрического поля на определенные участки тела человека позволяет повышать его фактическую температуру. Это свойство нашло свое применение в медицине. Специализированные аппараты обеспечивают воздействия на необходимые участки поврежденных или больных тканей. В результате чего улучшается их кровообращение и возникает заживляющий эффект. Поле воздействует с высокой частотой, поэтому точечное влияние на температуру дает свои результаты и вполне ощутимо для больного.

Применение в химии

Данная сфера науки предусматривает использования различных чистых или смешанных материалов. В связи с этим работа с эл.полями не могла обойти эту отрасль. Компоненты смесей взаимодействуют с электрическим полем по-разному. В химии это свойство применяется для разделения жидкостей. Данный метод нашел лабораторное применение, но встречается и в промышленности, хотя и реже. К примеру, при воздействии полем осуществляется отделения в нефти загрязняющих компонентов.

Электрическое поле применяется для обработки при фильтрации воды. Оно способно отделить отдельные группы загрязняющих веществ. Такой способ обработки намного дешевле, чем использование сменных картриджей.

Электротехника

Использование электрического поля имеет весьма интересное применение в электротехнике. Так, был разработан способ беспроводной передачи электричества от источника до потребителя. До недавнего времени все разработки имели теоретический и экспериментальный характер. Уже имеется эффективная реализация технологии зарядки телефона без применения непосредственного гибкого кабеля вставляемого в USB разъем смартфона. Данный способ пока не позволяет передавать энергию на продолжительное расстояние, но он совершенствуется. Вполне возможно, что в ближайшем будущем надобность в зарядных кабелях с блоками питания отпадет полностью.

При выполнении электромонтажных и ремонтных работ применяется светодиодная индикаторная отвертка, действующая на основе схемы полевого транзистора. Помимо ряда функций, она может реагировать на электрическое поле. Благодаря этому при приближении пробника к фазному проводу индикатор начинает светиться без фактического касания к токопроводящей жиле. Он реагирует на поле исходящие от проводника даже сквозь изоляцию. Наличие электрического поля позволяет находить токопроводящие провода в стене, а также определять точки их разрыва.

Защититься от воздействия эл.поля можно при помощи металлического экрана, внутри которого его не будет. Это свойство широко применяется в электронике, чтобы исключить взаимное влияние электрических схем, которые расположены довольно близко друг к другу.

Возможности применения в будущем

Имеются и более экзотические возможности для электрического поля, которыми на сегодняшний день еще не обладает наука. Это коммуникации быстрее скорости света, телепортация физических объектов, перемещение за один миг между разомкнутыми местоположениями (червоточины). Однако для осуществления подобных планов будут нужны куда более сложные исследования и эксперименты, чем проведение экспериментов с двумя возможными исходами.

Однако наука все время развивается, открывая все новые возможности применения электр.поля. В будущем его сфера использования может значительно расшириться. Возможно, что оно найдет применение во всех значимых областях нашей жизни.

Похожие темы:

Физические свойства электричества – PubMed

. Май-июнь 2013 г .; 20 (3): 269-70. DOI: 10.1016 / j.jmig.2013.02.006.

Принадлежности Расширять

Принадлежность

• ¹ Отделение акушерства и гинекологии, Вустерширские больницы неотложной помощи NHS Trust, Вустер, Великобритания[email protected]

Элемент в буфере обмена

Ангус Дж. М. Томсон. J Minim Invasive Gynecol. Май-июнь 2013 г.

Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

.Май-июнь 2013 г .; 20 (3): 269-70. DOI: 10.1016 / j.jmig.2013.02.006.

Принадлежность

• ¹ Отделение акушерства и гинекологии, Вустерширские больницы неотложной помощи NHS Trust, Вустер, Великобритания. [email protected]

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Электричество – это поток электронов через проводник.Величина тока (амперы) связана с напряжением (вольт), подталкивающим электроны, и степенью сопротивления потоку (Ом). Во время обтекания цепи электроны могут использоваться для создания ряда полезных побочных продуктов, таких как тепло и свет. По мере того, как электроны текут, они изменяют заряд вещества, через которое они проходят, что также может вызывать электромагнитные эффекты.

Авторские права © 2013 AAGL.Опубликовано Elsevier Inc. Все права защищены.

Похожие статьи

• Физические свойства и количественная оценка стимула ЭСТ: I. Основные принципы.

  Sackeim HA, Long J, Luber B, Moeller JR, Prohovnik I, Devanand DP, Nobler MS. Sackeim HA, et al. Судороги Ther. 1994 июн; 10 (2): 93-123. Судороги Ther. 1994 г. PMID: 8069647 Обзор.

• Мониторинг под наркозом. Сигнал, который нужно отслеживать.

  Дорнетт WS. Дорнетт WS. Clin Anesth. 1973; 9 (2): 3-20. Clin Anesth. 1973 г. PMID: 4745708 Рефератов нет.

• Электрический ток и поток электронов.

  ФАРР РФ.ФАРР РФ. Рентгенография. 1963 Март; 29: 72-6. Рентгенография. 1963 г. PMID: 13944434 Рефератов нет.

• Фильтр высокочастотного тока в термоэлектрической цепи для измерения температуры.

  COTTRELL CL, PURCHAS JG, WINTERTON K. COTTRELL CL, et al. Природа. 1950, 27 мая; 165 (4204): 857-58. DOI: 10.1038 / 165857a0. Природа. 1950 г. PMID: 15423493 Рефератов нет.

• Импорт радиационных явлений электронов и терапевтического низкоуровневого лазера в отношении митохондриальной передачи энергии.

  Wilden L, Karthein R. Wilden L, et al. J Clin Laser Med Surg. 1998 июн; 16 (3): 159-65. DOI: 10.1089 / clm.1998.16.159. J Clin Laser Med Surg. 1998 г. PMID: 9743654 Обзор.

LinkOut – дополнительные ресурсы

• Источники полных текстов

• Другие источники литературы

[Икс]

цитировать

Копировать

Формат: AMA APA ГНД NLM

Свойства электрического тока | ТН Электро

Электрический ток, протекающий в электрическом материале, может вызывать или вызывать усилие или энергию, а именно:
– генерировать тепловую энергию,
– вызывать магнитную энергию,
– повышать энергию света и
– вызывать химическую реакцию.

Электрическая энергия преобразуется в другую энергию. Электричество, протекающее по проводнику, может вызвать нагревание или магнитное поле. Мы можем знать электродвигатель, вращение катушки, вызванное крутящим моментом. Крутящий момент или момент силы, создаваемый магнитной силой в результате взаимодействия с магнитным полем движения заряда. В соответствии со стилем, он может позволить вращающийся электродвигатель, который затем может быть применен к вентиляторам, электродвигателям и другому механическому оборудованию.

Существует два типа электрического тока: постоянный ток (постоянный ток) и переменный ток (переменный ток). Постоянный ток течет в одном направлении. Меруакан постоянного тока электрический ток, вырабатываемый сухой батареей и аккумуляторными батареями. Постоянный ток редко используется в промышленности в качестве первичного источника энергии, но более широко используется для распределения промышленных систем управления. Переменный ток всегда реверсируется в каждом заданном интервале.

Переменный ток – это ток, используемый для работы электрических приборов бытового, коммерческого и промышленного назначения.Ток, протекающий в электрической цепи, измеряется в амперах (сокращенно A). Ток в один ампер – это величина тока, необходимая для прохождения электрического тока через сопротивление в один Ом при давлении электричества в один вольт.

Электрический ток можно измерить с помощью электрического измерительного прибора, называемого амперметрами. На практике для измерения электрического тока в малых масштабах обычно используют миллиампер, где 1 миллиампер (мА) = 0,001 ампера (А). Вместо крупномасштабного измерения расхода используется килоампер размера, где 1 килоампер (кА) = 1000 ампер (А).Электрический ток, потребляемый электрооборудованием, можно использовать в качестве эталона для заявленной возможности эксплуатации электрического оборудования.

Например, электрическое нагревательное оборудование с сопротивлением 20 Ом будет потреблять ток 11 ампер при приложенном напряжении 220 вольт. Другой пример, например, оборудование HVAC, которое измеряет потребляемую мощность с помощью известного амперметра и потребляет ток 4,9 ампер. По результатам этого измерения техник / механик, который измеряет электрические токи, может сразу определить выполнимость работы оборудования HVAC, сравнив результаты измерений тока с данными номинального потребления тока Yag, указанными на паспортной табличке.

Установлено, что оборудование

HVAC работает оптимально, когда потребляемый ток может достигать 80% от номинального тока, указанного на паспортной табличке. В физике количество заряда, которое протекает каждая секоння, называется электрическим током. Поток заряда – это электроны. Электроны движутся по цепи очень медленно. Один моль электронов, текущий в медных кабелях с площадью поперечного сечения 10-6 м2, имеет скорость порядка 10-4 м / с.

Скорость можно представить только так, как муравей бежит медленнее или даже дольше.Источник питания, имеющий положительный полюс и отрицательный полюс, если на положительном полюсе и отрицательном полюсе установлен трубопровод, будет происходить перенос электронов с отрицательного полюса на положительный. Это смещение в попытке найти баланс количества протонов и электронов в каждом атоме.

Электрический проводник при нормальных условиях, количество электронов и протонов в каждом атоме считается сбалансированным. Но после того, как проводник подключен к положительному полюсу и отрицательному полюсу источника питания, электроны будут подталкивать электроны в проводнике, и происходит смещение электронов в проводнике.Движение электронов в проводнике называется потоком электронов. В обсуждении теории электричества не стал углубляться в поток электронов, который важнее понять электрический ток.

Каковы свойства и характеристики статического электричества?

Статическое электричество – это то, что заставляет нас неожиданно ощущать сотрясение кончиков пальцев, когда мы касаемся чего-то, на чем накапливается электрический заряд.Это также причина того, что наши волосы встают дыбом в сухую погоду, а шерстяная одежда трескается, когда вынимается из горячей сушилки. Существует множество компонентов, причин и средств устранения статического электричества.

Атомы

Атомы – это то, из чего все сделано. Это самая маленькая частица вещества, которую вы можете заметить при наблюдении за ней под микроскопом. Внутри атома есть центр, называемый ядром. Ядро несет в себе частицы, известные как протоны и нейтроны, а вокруг ядра – частицы, называемые электронами.Каждая из этих частиц имеет свой собственный электрический заряд, протоны имеют положительный заряд, электроны имеют отрицательный заряд, а нейтроны не имеют заряда. Статическое электричество возникает при дисбалансе положительных и отрицательных зарядов.

Изоляторы и проводники

Электронные частицы, которые вращаются вокруг ядра, содержащего протоны и нейтроны, могут фактически переходить от одного атома к другому. Некоторые объекты лучше сохраняют электроны, и их называют изоляторами.Другие объекты, такие как большинство металлов, слабо удерживают свои электроны, и их называют проводниками. Например, когда вы касаетесь дверной ручки, и ваш палец ударяется, это результат передачи электронов от металла к вашему пальцу, тем самым создавая заряд.

Положительные и отрицательные заряды

Атомы становятся несбалансированными из-за потери или усиления атомов. Когда атомы теряют эти электроны, они заряжаются положительно; когда они получают электроны, они заряжаются отрицательно. Как только атом перестает считаться нейтральным атомом, становясь либо положительным, либо отрицательным атомом, это создает статическое электричество.Один и тот же тип заряда будет отражаться, в то время как противоположные заряды будут притягиваться. Пример того, как одни и те же заряды отталкиваются друг от друга, – это когда ваши волосы встают дыбом после того, как их растерли воздушным шариком. Благодаря передаче электронов от ваших волос к воздушному шару, каждый из ваших волос становится положительно заряженным, что приводит к тому, что они отталкиваются друг от друга, вставая и отдаляясь друг от друга.

Снижение статического электричества

Статическое электричество является обычным явлением в сухую погоду, потому что в воздухе меньше влаги, чтобы сдерживать перенос электронов.Использование увлажнителей, открытие окон для циркуляции свежего воздуха и использование ионизаторов воздуха – все это способы уменьшить статическое электричество.

Электричество и аналогия с водопадом

Для содержательного обсуждения электрохимии необходимо определить фундаментальные свойства электричества.

Введение

Напряжение между двумя точками – это краткое название электрической силы, которая будет управлять электрическим током между этими точками. В случае статических электрических полей напряжение между двумя точками равно разности электрических потенциалов между этими точками.В более общем случае с электрическими и магнитными полями, которые меняются со временем, эти термины больше не являются синонимами. Электрический потенциал – это энергия, необходимая для перемещения единичного электрического заряда в определенное место в статическом электрическом поле. Первое – это напряжение , обычно обозначаемое аббревиатурой «В» и измеряемое в вольт. (также сокращенно «В»). Напряжение, также иногда называемое разностью потенциалов , или электродвижущая сила (ЭДС) , относится к величине потенциала. энергия, которую электроны имеют в объекте или цепи.В некотором смысле вы можете думать об этом как о количестве «толчка», которое электроны совершают, пытаясь достичь положительного заряда. Чем больше энергии у электронов, тем сильнее напряжение.

Ток означает скорость протекания электрического заряда. Этот текущий электрический заряд обычно переносится движущимися электронами в проводнике, таком как провод; в электролите он переносится ионами. Единицей измерения скорости электрического заряда в системе СИ является ампер. Электрический ток измеряется амперметром. Ток обычно обозначается аббревиатурой «I» («C» зарезервирован для принципа заряда , самого фундаментального строительного блока электричества.) Ток измеряется в ампер или ампер , сокращение «A». Ток относится к тому, сколько электричества течет – сколько электронов движется по цепи за единицу времени.

Сопротивление объекта является мерой его сопротивления прохождению постоянного электрического тока. Объект с однородным поперечным сечением будет иметь сопротивление, пропорциональное его длине, обратно пропорциональное его площади поперечного сечения и пропорциональное удельному сопротивлению материала.Обнаруженное Георгом Омом в 1827 году электрическое сопротивление имеет некоторые концептуальные параллели с механическим понятием трения. Единица измерения электрического сопротивления в системе СИ – ом (Ом). Сопротивление относится к тому, насколько материал, проводящий электричество, противодействует потоку электронов. Чем выше сопротивление, тем труднее электронам протолкнуться.

Аналогия с водопадом

Если мы проведем аналогию с водопадом, напряжение будет представлять высоту водопада: чем оно выше, тем больше потенциальной энергии имеет вода в силу своего расстояния от дна водопада, и тем больше энергии она будет отдавать. владеть, когда он падает на дно.Затем ток показывает, сколько воды проходит через край водопада каждую секунду. Сопротивление относится к любым препятствиям, которые замедляют поток воды через край водопада (например, камни в реке перед краем).

Водопад	Водопад Анхель в Венесуэле	Падение Бридалвейл в долине Йосемити (Калифорния)	Ниагарский водопад (Нью-Йорк и Канада)
Высота (напряжение)	Впечатляюще большой 979 м (3212 футов) в Венесуэле	Средний 188 м (617 футов)	Малый 52 м (167 футов)
Расход (ток)	Средний?	Средняя 1800 м 3 в минуту при высоком расходе	Впечатляюще Большой 168000 м 3 воды падает каждую минуту над линией гребня при большом потоке
Сопротивление	Незначительная	Незначительная	Незначительная

Закон Ома

Эти напряжение, ток и сопротивление связаны с помощью принципа, известного как закон Ома:

\ [V = I * R \]

, в котором указано, что напряжение в цепи равно току в цепи, умноженному на ее сопротивление.Другой способ формулировки закона Ома, который часто легче понять, это:

\ [I = V / R \]

, что означает, что ток в цепи равен напряжению, деленному на сопротивление. Это имеет смысл, если вы подумаете о нашем примере с водопадом: чем выше водопад, тем больше воды захочет пройти через него, но это возможно только в той степени, в которой это возможно, в результате любых противостоящих сил. Если вы попытаетесь протянуть Ниагарский водопад через садовый шланг, вы получите столько воды каждую секунду, независимо от того, насколько высок водопад и сколько воды ждало, чтобы пройти! А если вы замените этот шланг на шланг большего диаметра, вы получите больше воды за то же время.

Общие сведения об электричестве – Узнайте об электричестве, токе, напряжении и сопротивлении

Дом > Поддержка> Общие сведения об электричестве Общие сведения об электричестве Что такое электричество? Любая бытовая техника, которую мы используем в нашей повседневной жизни, например, бытовая техника, оргтехника и промышленное оборудование, почти все это требует электричества.Следовательно, мы должны понимать электричество. Первый вопрос, который мы узнает ответ: “ где электричество родом из? “ Все дела состоят из атомы. Затем задайте следующий вопрос: « Что такое атомы? ». Атомы – это самая маленькая часть элемента.Они состоят ядра и электронов, электроны окружают ядро. Элементы идентифицируются по количеству электронов на орбите вокруг ядра атомов и числом протонов в ядре. Ядро состоит из протонов и нейтронов, а количество протоны и нейтроны уравновешены. У нейтронов нет электрического заряда, протоны имеют положительный заряд (+), а электроны – отрицательный заряды (-).Положительный заряд протона равен отрицательному заряду электрона. Электроны связаны по своей орбите за счет притяжения протонов, но электроны во внешней зоне могут покинуть свою орбиту за счет некоторые внешние силы. Их называют свободными электронами, которые перемещаются от одного атома к другому, образуются потоки электронов. Это основа электричества. Материалы, позволяющие свободно перемещающиеся электроны называются проводниками а материалы, которые позволяют перемещаться небольшому количеству свободных электронов, называются изоляторы . Все вещества состоят из атомов, имеющих электрические заряды. Следовательно, у них есть электрические заряды. Что касается сбалансированного количество протонов и электронов, сила положительного заряда и сила отрицательного заряда уравновешена. Это называется нейтральным состоянием. атома. (Число протонов и электронов остается равным.) “ Статическое электричество ” представляет собой ситуацию, когда все вещи состоят из электрических обвинения.Например, трение материала о другой может вызвать статическое электричество. Свободные электроны одного материала двигаться с силой, пока они не освободятся от своих орбит вокруг ядра и перейти к другому. Электроны одного материала уменьшаются, он представляет собой положительный заряд. В то же время электроны другого увеличиваются, он имеет отрицательные заряды. В общем, зарядить производство материи означает, что материя имеет электрические заряды.Он имеет положительный и отрицательный заряды, что выражается в кулон. Ток, Напряжение и сопротивление Что сейчас? Электрическое явление вызвано потоком свободные электроны от одного атома к другому.Характеристики из текущее электричество противоположны тем статического электричества. Провода состоят из проводников, например медных. или алюминий. Атомы металла состоят из свободных электронов, которые свободно переходить от одного атома к другому. Если добавлен электрон в проводе свободный электрон притягивается к протону, чтобы оставаться нейтральным. Вытеснение электронов с их орбит может вызвать недостаток электронов.Электроны, которые непрерывно движутся по проволоке, называются Electric. Текущий . Для одножильных проводов электрический ток относится к направленным отрицательно-положительные электроны от одного атома к другому. Жидкость проводники и газопроводы, электрический ток относится к электронам а протоны текут в обратном направлении. Ток – это поток электронов, но ток и электроны текут в противоположное направление. Ток течет от положительного к отрицательному и электроны перетекают с отрицательного на положительный. Ток определяется количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за одну секунду. Ток измеряется в ампер , что сокращенно « ампер ».Обозначение усилителя – буква « A ». А ток в один ампер означает что ток проходит через поперечное сечение двух проводников, которые размещены параллельно на расстоянии 1 метра с 2×10 -7 Ньютон сила на метр возникает в каждом проводнике. Это также может означать сборы одного кулона (или 6,24х10 18 электронов), проходящего через поперечное сечение проводника за одну секунду. Что такое напряжение? Электрический ток – это поток электронов в проводнике. Сила необходим для протекания тока через проводник, называется напряжение и потенциал другой срок напряжения. Например, у первого элемента больше положительные заряды, поэтому он имеет более высокий потенциал. С другой стороны, второй элемент имеет более отрицательные заряды, поэтому он имеет более низкий потенциал.Разница между двумя точками называется разность потенциалов . Электродвижущая сила означает силу, которая заставляет ток непрерывно течь через дирижер. Эта сила может создаваться генератором энергии, аккумулятор, аккумулятор фонарика и топливный элемент и т. д. Вольт, сокращенно « В », это единица измерения измерения, используемые взаимозаменяемо для напряжения, потенциала, и электродвижущая сила.Один вольт означает силу, которая заставляет ток в один ампер проходит через сопротивление в один Ом. Что такое сопротивление? Электроны движутся через проводник при протекании электрического тока. Все материалы мешают протекание электрического тока до некоторой степени. Эта характеристика называется сопротивлением .Сопротивление увеличивается с увеличением длины или уменьшением поперечного сечения материал. Единица измерения сопротивления – Ом и его символ – греческая буква омега ( Ω ). Сопротивление в один Ом означает, что проводник пропускает ток. одного ампера на поток с напряжением один вольт. Все материалы имеют различие в пропускании электронов.Материалы которые позволяют свободно перемещаться большому количеству электронов, называются проводниками такие как медь, серебро, алюминий, раствор хлористоводородной, серной кислота и соленая вода. Напротив, материалы, пропускающие мало электронов для протекания называются изоляторы типа пластмассовые, резина, стекло и сухая бумага. Другой тип материалов, полупроводники имеют характеристики как проводников, так и изоляторов.Они позволяют электронам двигаться, имея возможность контролировать поток электронами и примерами являются углерод, кремний, германий и т. д. Сопротивление проводника зависит от следующих двух основных факторов: 1. Виды материалов 2. Температура материала Как измерить ток Прибор для измерения силы тока называется амперметр или амперметр . Шаги для измерения тока Подключите небольшую лампочку к сухой батарее.Измерьте ток который проходит через лампочку при подключении положительной клеммы (+) амперметра к отрицательной клемме (-) сухого элемента (см. рисунок) Указания по технике безопасности при измерении силы тока; 1. Оценить ток, требующий измерения затем выберите подходящий амперметр, так как каждый амперметр имеет разные предел измерения тока. 2. Убедитесь, что соединение с плюсовой клеммой (+) и отрицательная клемма (-) амперметра правильные. 3. Не подключайте напрямую клеммы амперметра сушить клеммы ячеек. Так как это может повредить счетчик. Как измерить напряжение Прибор для измерения напряжения, разницы Потенциальную или электродвижущую силу называют вольтметром . Шаги для измерения напряжения Подключите небольшую лампочку к сухому элементу. Вольтметр есть подключен параллельно лампочке для измерения напряжения поперек лампочки. Подключите положительный вывод (+) вольтметр к плюсовой клемме (+) сухого элемента и подключите отрицательная клемма (-) вольтметра к отрицательной клемме (-) сухой ячейки (см. рисунок). Указания по технике безопасности при измерении Напряжение; 1. Оценить напряжение, необходимое для измерения затем выберите подходящий вольтметр , поскольку каждый вольтметр рассчитан на предел измерения напряжения. 2. Убедитесь, что подключение положительной клеммы (+) и отрицательная клемма (-) вольтметра правильные. Как измерить сопротивление Инструмент, используемый для измерения Сопротивление называется тестером или мультиметром .Мультиметр или тестовый метр используется для изготовления различных электрических измерения, такие как ток, напряжение и сопротивление. Он сочетает в себе функции амперметра, вольтметра и омметра. Шаги для измерения сопротивления Поверните лицевую шкалу в положение для требуемого измерения, сопротивления, затем коснитесь обоих выводов мультиметра (см. рисунок 1) и отрегулируйте диапазон измерителя на 0 Ом.Трогать оба вывода измерителя к сопротивлению и возьмите чтение (см. рисунок 2). Как работает электричество? Электрический ток – это способность делать работу.Электрический ток можно преобразовать в тепло, мощность и магнетизм, чтобы назвать несколько. Электрический ток классифицирован по своим функциям и трем основным типам: 1. Теплоэнергетика 2. Электрохимия 3. Магнетизм 1. Тепло и энергия используется для производства тепла и электроэнергии. Например, нихромовая токоведущая проволока. проволока имеет высокое сопротивление и выделяет тепло.Это применяется быть составной частью электрических духовок, тостеров, электрических утюгов лампочки и др. Эксперимент проводится путем измерения нагреть количество воды калориметром. Увеличьте напряжение на провод вариаком и подключите амперметр и вольтметр для измерения ток и напряжение. Установите шкалу переменного тока, чтобы отрегулировать значение напряжения и тока нихромовая проволока и ток периодически пропускается и измерить количество тепла от нихромовой проволоки.Есть какие-то указания напряжения и тока. Если напряжение, ток и время увеличиваются, количество тепла также увеличится. Они выражаются отношение, как показано ниже. Это называется Джоуль закон . Количество тепла зависит от напряжения время тока и интервал времени.По закону Ома V (напряжение) = I (ток) x R (Сопротивление), следовательно, Количество тепла зависит от текущий квадрат, умноженный на сопротивление и интервал времени. При пропускании тока через нихромовую проволоку в воде ток превращается в тепло, и температура повышается. Работу выполняет тепло, выделяемое в электрической цепи, которая называется Electric мощность . Электроэнергия измеряется в ватт-часах (Втч), а количество тепла измеряется в калориях. (Cal). Работа выполняется за счет выделяемого тепла в электрической цепи написано мощность, что означает что номинальная работа выполняется в цепи, когда ток 1 А с Применяется 1 Вольт, а его единица измерения – ватт. 2. Электрохимия Например, когда ток проходит через хлорид натрия (NaCl), химическая реакция, называемая электролизом. имеет место. Применяется для производства электролиза, цинкования. и аккумулятор и т. д. Эксперимент проводится путем пропитывания двух платиновых (Pt) пластин. в расплаве соли. Подключите батареи к двум платиновым пластинам, ток проходит через расплав соли и производит хлор пузыри вокруг положительной пластины (+) и пузырьки водорода вокруг отрицательной пластины (-), поскольку хлорид натрия составляет натрия (Na) и хлорида (Cl).Когда хлорид натрия тает в воде, элементы разделяются. Натрий имеет положительные заряды (+), а у хлора отрицательные заряды (-) и эти заряды называются ионами . Расплав соли имеет оба положительных заряда, которые называются анодами , , а отрицательные заряды называются катодами . Состояние разделенных элементов называется ионизацией , .Если соль растапливается водой, в растворе имеются ионы, называется раствор электролита . И если текущий проходит через раствор электролита, химическая реакция происходит электролиз. 3. Магнетизм Примером данной электромонтажной работы является токоведущий проволока, возникают магнитные линии потока.Это применяется для производства электродвигатели, электрические трансформаторы и магнитофоны, пр. Понимание смысла магнетизма: Что такое магнетизм? Составная формула магнита: Fe 3 O 4 . Все магниты обладают двумя характеристиками. Во-первых, они привлекают и держи железо.Вторичный, если свободно двигаться, как компас игла, они займут положение север-юг. Любые материалы Обладают такими характеристиками, они называются магнитом . Характеристики магнита: Каждый магнит имеет два полюса, один северный полюс и один южный полюс. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, в то время как полюса отталкивают друг друга. Электричество и магнитное поле Когда магнитная стрелка находится рядом с электрическим проводом, который ток пропускается, магнитная стрелка включает направление тока (см. рисунок 1 и 2).Следовательно, электрический ток также создает связанный магнитный силу или говорят, что электричество способно производить магнитное поле. Когда магнитная игла помещена в проволочную катушку с одной петлей (см. рисунок) и ток проходит через проволочную катушку, магнитный игла поворачивается в направлении, показанном на рисунке выше.А направления магнитных линий потока показаны стрелки. Когда магнитная игла помещена в проволочную катушку с множеством петель как показано на правом рисунке, ток проходит через катушка. Направление магнитных линий магнитных параллелей катушка проволоки. Характеристики магнитных линий потока как характеристики магнита, но без магнитного полюса. Когда катушка с токоведущим проводом помещается рядом с железным стержнем, железный стержень немного сдвинется (см. рисунок 1). Если сердечник размещен в катушке из проволоки железный стержень сильно притягивается (см. фигура 2). Поскольку сердечник – это мягкое железо, которое проводит магнитные силовые линии, когда ток проходит через проволочную катушку вокруг сердечника сердечник намагничивается с высокой мощностью что называется электромагнитов .Эта функция широко применяется в промышленности.

Наука об электричестве – Управление энергетической информации США (EIA)

Все состоит из атомов

Для понимания электричества полезны некоторые основные сведения об атомах.Атомы – это строительные блоки вселенной. Все во Вселенной состоит из атомов – каждая звезда, каждое дерево и каждое животное. Человеческое тело состоит из атомов. Воздух и вода тоже состоят из атомов. Атомы настолько малы, что миллионы их поместятся на булавочной головке.

Атомы состоят из еще более мелких частиц

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

Если бы невооруженный глаз мог видеть атом, он был бы немного похож на крошечное скопление шаров, окруженное гигантскими невидимыми пузырьками (или оболочек ). Электроны будут на поверхности пузырьков, постоянно вращаясь и перемещаясь, чтобы держаться как можно дальше друг от друга.Электроны удерживаются в своих оболочках с помощью электрической силы.

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

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

Электричество – это движение электронов между атомами

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

Электроны в ближайших к ядру оболочках обладают сильной силой притяжения к протонам. Иногда электроны в самых внешних оболочках атома не обладают сильной силой притяжения к протонам. Эти электроны можно вытолкнуть со своих орбит.Применение силы может заставить их переходить от одного атома к другому. Эти перемещающиеся электроны представляют собой электричество.

В природе существует статическое электричество

Молния – это форма электричества. Молния – это электроны, перемещающиеся из одного облака в другое, или электроны, прыгающие из облака на землю. Вы когда-нибудь испытывали шок, когда дотрагивались до предмета после прогулки по ковру? От этого объекта к вам прыгнул поток электронов. Это называется статическим электричеством .

Вы когда-нибудь заставляли волосы встать дыбом, натирая их воздушным шариком? Если да, то вы стерли с воздушного шара несколько электронов. Электроны переместились в ваши волосы из воздушного шара. Электроны пытались уйти подальше друг от друга, двигаясь к кончикам ваших волос. Они толкались или отталкивались друг от друга, заставляя ваши волосы шевелиться. Подобно тому, как противоположные заряды притягиваются друг к другу, как заряды отталкиваются.

Последнее обновление: 8 января 2020 г.

Веб-сайт класса физики

Электрические схемы: обзор набора проблем

Этот набор из 34 задач нацелен на вашу способность определять такие величины цепи, как ток, сопротивление, разность электрических потенциалов, мощность и электрическая энергия, на основе словесных описаний и диаграмм физических ситуаций, относящихся к электрическим цепям.Проблемы варьируются по сложности от очень простых и простых до очень сложных и сложных. Более сложные задачи обозначены цветом , синие задачи .

Текущий

Когда заряд проходит по проводам электрической цепи , считается, что в проводах присутствует ток. Электрический ток – это измеримое понятие, которое определяется как скорость , с которой заряд проходит через точку в цепи.Его можно определить, измерив количество заряда, протекающего по площади поперечного сечения провода в цепи. Как величина скорости, ток (I) выражается следующим уравнением

I = Q / т

где Q – количество заряда, протекающего через точку за период времени t. Стандартной метрической единицей измерения величины тока является ампер, часто сокращенно Ампер или А. Ток в 1 ампер эквивалентен 1 кулону заряда, протекающему через точку за 1 секунду.Поскольку количество заряда, проходящего через точку в цепи, связано с количеством мобильных носителей заряда (электронов), которые проходят через эту точку, ток также может быть связан с количеством электронов и временем. Чтобы установить связь между током и числом электронов, нужно знать количество заряда на одном электроне.

Q _{электрон} = 1,6 x 10 ^-19 C

Сопротивление

Когда заряд течет по цепи, он встречает сопротивление или препятствие для его прохождения.Как и ток, сопротивление – это измеримый термин. Величина сопротивления, обеспечиваемого сечением провода, зависит от трех переменных – материала, из которого сделан провод, длины провода и площади поперечного сечения провода. Одним из физических свойств материала является его удельное сопротивление – мера тенденции этого материала сопротивляться прохождению заряда через него. Значения удельного сопротивления для различных проводящих материалов обычно указаны в учебниках и справочниках. Зная значение удельного сопротивления (ρ) материала, из которого состоит провод, а также его длину (L) и площадь поперечного сечения (A), его сопротивление (R) можно определить с помощью приведенного ниже уравнения.

R = ρ • L / A

Стандартная метрическая единица измерения сопротивления – Ом (сокращенно греческой буквой Ом ).

Основная трудность при использовании приведенного выше уравнения связана с единицами выражения различных величин. Удельное сопротивление (ρ) обычно выражается в Ом • м. Таким образом, длина должна быть выражена в метрах, а площадь поперечного сечения – в метрах ² . Многие провода круглые и имеют круглое сечение.Таким образом, площадь поперечного сечения в приведенном выше уравнении можно рассчитать, зная радиус или диаметр провода, используя формулу для площади круга.

A = π • R ² = π • D ² /4

Соотношение напряжение-ток-сопротивление

Величина тока, протекающего в цепи, зависит от двух переменных. Ток обратно пропорционален общему сопротивлению (R) цепи и прямо пропорционален разности электрических потенциалов, приложенной к цепи.Разность электрических потенциалов (ΔV), приложенная к цепи, – это просто напряжение, подаваемое источником энергии (батареи, розетки и т. Д.). Для домов в США это значение близко к 110–120 вольт. Математическая взаимосвязь между током (I), напряжением и сопротивлением выражается следующим уравнением (которое иногда называют уравнением закона Ома ).

Мощность

Электрические цепи – это энергия.Энергия включается в цепь аккумулятором или коммерческим поставщиком электроэнергии. Элементы схемы (освещение, обогреватели, двигатели, холодильники и даже провода) преобразуют эту электрическую потенциальную энергию в другие формы энергии, такие как световая энергия, звуковая энергия, тепловая энергия и механическая энергия. Мощность означает скорость, с которой энергия передается или преобразуется устройством или цепью. Это скорость, с которой энергия теряется или приобретается в любом заданном месте в цепи.Таким образом, общее уравнение мощности –

.

P = ΔE / т

Потеря (или усиление) энергии – это просто произведение разности электрических потенциалов между двумя точками и количества заряда, перемещающегося между этими двумя точками за период времени t. Таким образом, потеря (или усиление) энергии – это просто ΔV • Q. Когда это выражение подставляется в вышеприведенное уравнение, уравнение мощности становится

P = ΔV • Q / т

Поскольку отношение Q / t, найденное в приведенном выше уравнении, равно току (I), приведенное выше уравнение также можно записать как

P = ΔV • I

Комбинируя уравнение закона Ома с приведенным выше уравнением, можно получить два других уравнения мощности.Их

P = I 2 • R

P = ΔV 2 / R

Стандартная метрическая единица измерения мощности – Вт . В единицах измерения ватт эквивалентен усилителю • Вольт, усилителю ² • Ом и вольт ² / Ом.

Затраты на электроэнергию

Коммерческая энергетическая компания взимает с домохозяйств ежемесячную плату за поставленную электроэнергию.В счете за услуги обычно указывается количество энергии, потребленной в течение месяца, в единицах киловатт • час . Эта единица – единица мощности, умноженная на единицу времени, – это единица энергии. Домохозяйство обычно оплачивает счет на основе количества кВт • ч электроэнергии, потребленной в течение месяца. Таким образом, задача определения стоимости использования конкретного прибора в течение заданного периода времени довольно проста. Сначала необходимо определить мощность и преобразовать ее в киловатты.Затем эту мощность необходимо умножить на время использования в часах, чтобы получить потребляемую энергию в единицах кВт • час. Наконец, это количество энергии должно быть умножено на стоимость электроэнергии из расчета $ / кВт • час, чтобы определить стоимость в долларах.

Эквивалентное сопротивление

Довольно часто в цепи используется более одного резистора. Хотя каждый резистор имеет собственное индивидуальное значение сопротивления, общее сопротивление цепи отличается от сопротивления отдельных резисторов, составляющих цепь.Величина, известная как эквивалентное сопротивление , указывает полное сопротивление цепи. Концептуально эквивалентное сопротивление – это сопротивление, которое один резистор будет иметь, чтобы оказывать такое же общее влияние на сопротивление, как и комбинация резисторов, которые присутствуют. Таким образом, если в схеме есть три резистора с эквивалентным сопротивлением 25 Ом, то один резистор на 25 Ом может заменить три отдельных резистора и оказать влияние на схему, эквивалентное .Значение эквивалентного сопротивления (R _eq ) учитывает индивидуальные значения сопротивления резисторов и способ их подключения.

Есть два основных способа включения резисторов в электрическую цепь. Они могут быть соединены последовательно или параллельно . Резисторы, которые соединены последовательно, подключаются последовательно, так что весь заряд, который проходит через первый резистор, также проходит через другие резисторы.При последовательном соединении весь заряд, протекающий по цепи, проходит через все отдельные резисторы. Таким образом, эквивалентное сопротивление последовательно соединенных резисторов является суммой значений отдельных сопротивлений этих резисторов.

R _экв = R ₁ + R ₂ + R ₃ +… (последовательные соединения)

Параллельно подключенные резисторы подключаются бок о бок, так что заряд, приближающийся к резисторам, разделяется на два или более разных пути.Параллельно подключенные резисторы характеризуются наличием участков разветвления, в которых заряд разветвляется по разным путям. Заряд, который проходит через один резистор, не проходит через другие резисторы. Эквивалентное сопротивление параллельно включенных резисторов меньше значений сопротивлений всех отдельных резисторов в цепи. Хотя это может быть не совсем интуитивно понятным, уравнение эквивалентного сопротивления параллельно соединенных резисторов дается уравнением с несколькими взаимными членами.

1 / R _экв = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ +… (параллельное соединение)

Анализ последовательной цепи

Некоторые проблемы второй половины этого набора относятся к последовательным цепям. Нередко проблема сопровождается рисунком или схематической диаграммой, показывающей расположение батарей и резисторов. Чертеж и соответствующая принципиальная схема ниже представляют последовательную цепь, питаемую тремя ячейками и имеющую три последовательно соединенных резистора (лампочки).

Если представить себе заряд, покидающий положительный полюс батареи и следующий по его пути, когда он пересекает полный контур, становится очевидным, что заряд проходит через все резисторы последовательно. Таким образом, он соответствует критериям последовательной цепи. Знание того, что схема является последовательной, позволяет связать общее или эквивалентное сопротивление цепи с отдельными значениями сопротивления с помощью уравнения эквивалентного сопротивления, описанного выше.

R _экв = R ₁ + R ₂ + R ₃ +… (последовательные соединения)

Ток последовательной цепи в резисторах такой же, как и в батарее. Поскольку нет ответвлений в местах, где заряд разделяется на пути, можно сказать, что ток в батарее равен току в резисторе 1, равен току в резисторе 2 и равен току в резисторе 3 .. … В форме уравнения можно записать, что

I _{аккумулятор} = I ₁ = I ₂ = I ₃ =… (последовательные цепи)

Когда заряд проходит через резисторы последовательной цепи, происходит падение электрического потенциала, когда он проходит через каждый резистор.Это падение электрического потенциала на каждом резисторе определяется током через резистор и сопротивлением резистора. Это согласуется с уравнением закона Ома, описанным выше (ΔV = I • R). Поскольку ток (I) в каждом отдельном резисторе одинаков, логично заключить, что резисторы с наибольшим сопротивлением (R) будут иметь наибольшую разность электрических потенциалов (ΔV), приложенную к ним.

Разность электрических потенциалов на отдельных резисторах цепи часто называется падением напряжения .Эти падения напряжения последовательно соединенных резисторов математически связаны с электрическим потенциалом или номинальным напряжением элементов или батареи, которые питают цепь. Если заряд приобретает 12 В электрического потенциала при прохождении через батарею электрической цепи, то он теряет 12 В при прохождении через внешнюю цепь. Это падение электрического потенциала на 12 В является результатом серии отдельных падений электрического потенциала, проходящих через отдельные резисторы последовательной цепи.Эти отдельные падения напряжения (разность электрических потенциалов) в сумме дают общее падение напряжения в цепи. В форме уравнения можно сказать, что

ΔV _{аккумулятор} = ΔV ₁ + ΔV ₂ + ΔV ₃ +… (последовательные цепи)

где ΔV _{аккумулятор} – электрический потенциал, накопленный в аккумуляторе, а ΔV ₁ , ΔV ₂ и ΔV ₃ – это падения напряжения (или разности электрических потенциалов) на отдельных резисторах.

Более подробное и исчерпывающее обсуждение последовательных схем и их анализа можно найти в Учебном пособии по физике.

Анализ параллельных цепей

Самые последние проблемы в этом наборе относятся к параллельным цепям. Опять же, нет ничего необычного в том, что проблема сопровождается чертежом или схематической диаграммой, показывающей расположение батарей и резисторов.Чертеж и соответствующая принципиальная схема ниже представляют собой параллельную цепь с питанием от трех ячеек и имеющую три параллельно соединенных резистора (лампочки).

Если представить заряд, покидающий положительный полюс батареи и следующий по его пути, когда он пересекает полный контур, становится очевидным, что заряд достигает места разветвления до того, как достигнет резистора. В месте разветвления, которое иногда называют узлом, заряд проходит по одному из трех возможных путей через резисторы.Вместо того, чтобы проходить через каждый резистор, один заряд будет проходить через единственный резистор во время полного цикла вокруг цепи. Таким образом, он соответствует критериям параллельной цепи. Знание того, что схема является параллельной, позволяет связать общее или эквивалентное сопротивление цепи с отдельными значениями сопротивления с помощью уравнения эквивалентного сопротивления, описанного выше.

1 / R _экв = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ +… (параллельное соединение)

В месте разветвления заряд разделяется на отдельные пути.Таким образом, ток в отдельных путях будет меньше, чем ток вне путей. Общий ток в цепи и ток в батарее равны сумме тока в отдельных проводящих путях. В форме уравнения можно записать, что

I _{аккумулятор} = I ₁ + I ₂ + I ₃ +… (параллельные цепи)

Текущие значения этих отдельных ветвей контролируются двумя величинами – сопротивлением резистора в ветви и разностью электрических потенциалов (ΔV), приложенной к ветви.В соответствии с уравнением закона Ома, рассмотренным выше, можно сказать, что ток в ветви 1 равен разности электрических потенциалов на ветви 1, деленной на сопротивление ветви 1. Аналогичные утверждения можно сделать и для других ветвей. В форме уравнения можно сказать, что

I 1 = ΔV 1 / R 1

I 2 = ΔV 2 / R 2

I 3 = ΔV 3 / R 3

Эклектические разности потенциалов (ΔV ₁ , ΔV ₂ и ΔV ₃ ) на отдельных резисторах часто называют падениями напряжения.Подобно последовательным цепям, любой заряд, покидающий батарею, должен испытывать такое же падение напряжения, как и усиление, которое он обнаруживает при прохождении через батарею. Но в отличие от последовательных цепей, в параллельной цепи заряд проходит только через один резистор. Таким образом, падение напряжения на этом резисторе должно равняться разности электрических потенциалов на батарее. В форме уравнения можно сказать, что

ΔV _{аккумулятор} = ΔV ₁ = ΔV ₂ = ΔV ₃ +… (параллельные цепи)

где ΔV _{аккумулятор} – электрический потенциал, накопленный в аккумуляторе, а ΔV ₁ , ΔV ₂ и ΔV ₃ – это падения напряжения (или разности электрических потенциалов) на отдельных резисторах.

Более подробное и исчерпывающее обсуждение параллельных схем и их анализа можно найти в учебном пособии по физике.

Привычки эффективно решать проблемы

Эффективный решатель проблем по привычке подходит к физическим проблемам таким образом, чтобы отражать набор дисциплинированных привычек. Хотя не все эффективные специалисты по решению проблем используют один и тот же подход, все они имеют общие привычки.Эти привычки кратко описаны здесь. Эффективное решение проблем …

• … внимательно читает задачу и создает мысленную картину физической ситуации. При необходимости они набрасывают простую схему физической ситуации, чтобы помочь визуализировать ее.
• … идентифицирует известные и неизвестные величины и записывает их в организованном порядке, часто записывая их на самой диаграмме. Они приравнивают заданные значения к символам, используемым для представления соответствующей величины (например,г., ΔV = 9,0 В; R = 0,025 Ом; Я = ???).
• … строит стратегию решения неизвестной величины; стратегия, как правило, сосредоточена вокруг использования физических уравнений и во многом зависит от понимания принципов физики.
• … определяет подходящую (ые) формулу (ы) для использования, часто записывая их. При необходимости они выполняют необходимое преобразование количеств в правильные единицы.
• … выполняет подстановки и алгебраические манипуляции, чтобы найти неизвестную величину.

Подробнее …

Дополнительная литература / Учебные пособия:

Следующие страницы Учебного пособия по физике могут быть полезны для того, чтобы помочь вам в понимании концепций и математики, связанных с этими проблемами.

Набор проблем электрических цепей

Просмотреть набор задач

Электрические схемы Решения с аудиогидом

Просмотрите решение проблемы с аудиогидом:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 .