Основы электричества | Logistics Operational Guide

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда в цепи —  поток свободных электронов между двумя точками в проводнике. Эти свободные электроны в движении составляют электрическую энергию. Производство электроэнергии состоит в том, чтобы заставить электроны двигаться вместе в проводящем материале, создавая дефицит электронов с одной стороны проводника и избыток с другой.

Устройство, создающее такой дисбаланс, называется генератором. Клемма на стороне избытка обозначается «+», а на стороне дефицита «–».

Когда к клеммам генератора подключается нагрузка, генератор выталкивает электроны: он поглощает положительно заряженные частицы и отправляет обратно отрицательно заряженные частицы. В цепи электроны циркулируют от «–» к «+» клеммы.

Чтобы иметь возможность правильно и безопасно использовать электрическое оборудование, важно понимать принцип работы электричества.  Критически важно понимать три основных компонента, необходимых для управления и использования электричества — напряжение, ток и сопротивление — и то, как эти три элемента соотносятся друг с другом.

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов. Электроны создают заряд, который используется для производства энергии. Любой электрический прибор — лампа накаливания, телефон, холодильник — все они используют движение электронов для работы. Три основных принципа, изложенных в данном руководстве, можно объяснить, используя электроны, или более конкретно, заряд, который они создают:

• Напряжение — разница в заряде между двумя точками.
• Ток (в амперах) — скорость, с которой течет любой отдельно взятый заряд.
• Сопротивление — склонность материала сопротивляться потоку заряда (тока).

Эти значения описывают движение заряда и, соответственно, поведение электронов.

Цепь — это замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты в цепи позволяют управлять этим зарядом и использовать его для выполнения работы.

Электрические измерения

• Мощность — энергия, потребляемая нагрузкой.
• Энергия — количество электроэнергии, потребленной или произведенной в течение определенного периода времени.

Разность электрических потенциалов (напряжение)

Напряжение (U) определяется как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Эта разница в заряде между полюсами «+» и «–» в генераторе измеряется в вольтах и обозначается буквой «В». Иногда напряжение можно назвать «электрическим давлением»: это подходящая аналогия, потому что сила, обеспечиваемая разностью электрических потенциалов для электронов, проходящих через проводящий материал, можно сравнить с давлением воды, когда она движется по трубе. Чем выше значение в вольтах, тем больше «давление воды».

Доступная энергия свободных электронов в движении — это то, что составляет электрическую энергию. Производство электроэнергии состоит в том, чтобы побудить электроны двигаться вместе через проводящий материал, создавая электронный дефицит на одной стороне проводника и избыток на другой. Клемма на стороне избытка обозначается «+», а на стороне дефицита «–».

Напряжение определяется распределительной сетью.  Например, 220 В между клеммами большинства электрических розеток или 1,5 В между клеммами аккумуляторной батареи. 

Электрический ток

Электрический ток (I) — это поток свободных электронов между двумя точками в проводнике. Когда электроны движутся, количество заряда движется вместе с ними; это называется током. Количество электронов, способных перемещаться через данное вещество, зависит от физических свойств самого вещества, проводящего электричество, при этом некоторые материалы пропускают ток лучше, чем другие. Электрический ток (I) выражается и измеряется в амперах (A) в качестве базовой единицы электрического тока. Как правило, при работе с электрооборудованием или установками ток обычно указывается в амперах. Если вольты (V) можно сравнить с давлением воды, проходящей через трубу, то амперы (A) можно сравнить с общим объемом воды, способным протекать через трубу в любой момент времени.

Движение свободных электронов обычно является случайным, что не приводит к общему движению заряда. Если сила действует на электроны, чтобы переместить их в определенном направлении, то все они будут двигаться в одном направлении.

Диаграмма: Свободные электроны в проводящем материале с приложением тока и без него.

Когда лампа накаливания подключена к генератору, определенное количество электронов проходит

через провода (нить накала) лампы. Этот поток электронов соответствует току (I) и измеряется в амперах (A).

Ток является функцией: Мощность (P), напряжение (В) и сопротивление (R).

I = U / R

Сопротивление

Иногда электроны удерживаются в соответствующих молекулярных структурах, а иногда они могут перемещаться относительно свободно.  Сопротивление объекта — это склонность данного объекта противостоять потоку электрического тока. С точки зрения электричества, сопротивление проводящего материала является мерой того, как устройство или материал уменьшает электрический ток, протекающий через него. Каждый материал имеет определенную степень сопротивления; оно может быть очень низким — например, медь (1–2 Ом на 1 метр) — или очень высоким — например, дерево (10 000 000 Ом на 1 метр). По аналогии с водой, текущей по трубе: сопротивление больше, когда труба более узкая, что уменьшает поток воды.

В двух цепях с одинаковыми напряжениями и разными сопротивлениями цепь с более высоким сопротивлением пропускает меньше заряда, а это означает, что через цепь с более высоким сопротивлением протекает меньший ток.

Сопротивление (R) выражается в Омах. Ом определяет единицу сопротивления «1 Ом» как сопротивление между двумя точками в проводнике, где приложение 1 вольта будет «толкать» 1 ампер. Это значение обычно представлено в схемах греческой буквой «Ω», которая называется омега, и произносится как «ом».

Для определенного напряжения ток пропорционален сопротивлению. Эта пропорциональность, выраженная как математическое соотношение, известна как закон Ома:

U = I × R

Напряжение = Ток × Сопротивление

При постоянном напряжении увеличение сопротивления приведет к уменьшению тока. И наоборот, ток будет увеличиваться при снижении сопротивления. При постоянном сопротивлении, если напряжение увеличивается, то увеличивается и ток. Закон Ома действителен только для чистого сопротивления, т. е. для устройств, преобразующих электрическую энергию в чисто тепловую. С двигателями, например, дело обстоит иначе.

Электрические устройства могут иметь специальные резисторы, которые ограничивают ток, протекающий через компонент, чтобы этот компонент не был поврежден.

Сопротивление определяется нагрузкой. Например, проволочные проводники с большим поперечным сечением обеспечивают меньшее сопротивление току, что приводит к меньшим потерям напряжения. И наоборот, сопротивление прямо пропорционально длине провода. Чтобы свести к минимуму потери напряжения, для тока необходим как можно более короткий провод с большим поперечным сечением (см. раздел Кабели). Обратите внимание, что тип провода (медь, железо и т. д.) также влияет на сопротивление кабеля.

Когда сопротивление в электрической цепи близко к нулю, ток может стать чрезвычайно большим, что иногда приводит к так называемому короткому замыканию. Короткое замыкание вызовет перегрузку по току в электрической цепи и может привести к повреждению цепи или устройства.

Мощность

Электрическая мощность (P) — это объем работы, выполняемой электрическим током за единицу времени. Она представляет собой количество энергии, потребляемой устройством, подключенным к цепи. Электрическая мощность рассчитывается путем умножения напряжения на ток и выражается в ваттах (Вт).

P = U × I

Мощность = Напряжение × Ток

Чем мощнее нагрузка, тем больший ток она потребляет. Данный расчет полезен при анализе энергопотребления.

Мощность определяется нагрузкой.

Энергопотребление

Энергопотребление — это количество электроэнергии, произведенной или потребленной в течение определенного периода времени. Рассчитывается путем умножения мощности устройства на продолжительность его использования, выраженную в киловатт-часах (кВт·ч).

Это единица потребления, которая суммируется на счетчике электроэнергии для определения любого счета за электроэнергию.     

Электрическую энергию часто путают с электрической мощностью, но это два разных понятия:

• Мощность измеряет способность поставлять электроэнергию
• Энергия измеряет общее количество произведенного электричества

Электрическая энергия измеряется в ватт-часах (Вт·ч), но большинство людей более знакомы единицы, указанных в их счетах за электричество, — киловатт-часы (1 кВт·ч = 1000 ватт-часов). Электроэнергетические предприятия работают в более широком масштабе и обычно используют мегаватт-часы (1 МВт·ч = 1000 кВт·ч).

Свойства

В зависимости от природы элементов, через которые он проходит, электрический ток может иметь несколько физических свойств:

Адаптировано на основе данных MSF

Электричество для детей — что такое электричество и откуда оно берется?

Представьте, вы с ребенком собрались просмотреть мультфильм или познавательную передачу, улеглись на диван и вдруг ваше чадо спрашивает: «А от чего работает телевизор/телефон/планшет?» Вроде бы ответ простой — от электричества, но не нужно быть Нострадамусом, чтобы предугадать следующий вопрос, который поступит от ребенка: «А откуда берется электричество?» И здесь у многих родителей наступает ступор, в особенности у тех, кто не заканчивал физмат, и их профессия никоим образом не связана с этим направлением.

Конечно, можно ответить так же просто, как и на предыдущий вопрос: «Электричество берется из розетки». Но чтобы ваш ребенок получил полный и раскрытый ответ, причем доступным и понятным языком, без заумных формул и определений, которыми написана большая часть учебников по физике, мы предлагаем задержаться на этой странице и прочитать, возможно, не новую, но полезную и познавательную информацию.

Что такое электричество?

Само слово «электричество», а точнее, «электрическая» сила появилось более 2000 лет назад в Древней Греции. Люди заметили, что если потереть янтарь о шерсть, то камень начинает притягивать к себе различные предметы небольшого размера. Янтарь на древнегреческом языке именовался «электроном», отсюда и произошло само название.

Но дальше простых экспериментов со статическим электричеством у Древних Греков изучение загадочного феномена не продвинулось. А раскрывать сущность всего явления стали намного позже. Ученые выяснили, что окружающие предметы состоят из элементарных частиц: протонов и электронов. Эти два вида частичек имеют электрический заряд: у электрона он отрицательный, а вот у протона — положительный. Притягиваясь друг к другу, они тесно взаимодействуют и в зависимости от количества протонов и электронов образуют атомы разных материй.

Сами протоны располагаются в ядре атома, а вот электроны вращаются возле них по кругу. Атомы с количеством протонов равным числу электронов имеют нулевой заряд. Например, если камень янтаря лежит сам по себе, и его никто не трогает, то его атомы также имеют нулевой заряд. Но стоит потереть атомы янтаря об атомы шерсти, как электроны из шерсти мигом переберутся на янтарные, и их «переизбыток» сделает заряд отрицательным. Такой камушек с «новой силой» и начинает притягивать к себе мелкие предметы с нулевым или положительным зарядом, а если у предмета будет отрицательный заряд — он их оттолкнет.

Электрический ток — организованный отряд электронов

Но каким образом электричество живет в розетке, если все настолько рассеянно в этой схеме?

Почти все атомы могут терять и хватать электроны. Так, если у одних их будет избыток, а у других —недостаток, то направляемые электрическими силами электроны устремятся туда, где их не хватает. Вот этот поток и называется электрическим током.

Среди привычных нам понятий электрический ток похож на реку, которая, разливаясь на множество ответвлений, питает электроприборы. Но перед тем, как направить этот поток отрицательно заряженных частиц, их нужно откуда-то взять?

Над этим вопросом бились лучшие умы прошлого тысячелетия, но первым смог сделать прорыв итальянский ученый — Алессандро Вольта, который в 1800 году изобрел первую батарею, получившую название «Вольтов столб», тем самым подарив миру надежный источник постоянной электроэнергии. В благодарность за такое открытие фамилия ученого была увековечена, и с того времени напряжение тока измеряется в вольтах.

Откуда берется электричество?

Несмотря на то, что «Вольтов столб» и совершил прорыв в науке того времени, за последующие 200 лет была сделана уйма более глобальных открытий и выявлено множество способов добывать электрический ток, для которых построены огромные сооружения и используются новейшие технологии! А теперь по порядку.

ТЭС — тепловая электростанция

Для выработки тока на ТЭС установлен турбоэлектрогенератор, состоящий из:

• неподвижной части — статора в виде двухполярного магнита;
• вращающегося ротора, который обмотан медной проволокой, так как этот металл считается наилучшим и наиболее доступным проводником.

Беспрерывное вращение магнита постоянно меняет полярность (полюса) отчего электроны в проволоке приходят в движение, как в примере с янтарем и шерстью, только в больших масштабах. Но чтобы весь этот механизм работал и вырабатывалось электричество, «что-то» должно крутить огромную турбину. Для этой цели на ТЭС установлены огромные котлы, которые нагревают воду до 450 ℃, отчего она превращается в пар. Далее под высоким давлением пар поступает из котла на лопасти, закрепленные к ротору, и запускает его в работу с невероятной скоростью — 3000 оборотов в минуту!

АЭС — атомная электростанция

Здесь так же, как и в ТЭС, установлен турбоэлектрогенератор, но вот за нагрев воды отвечает очень опасный, но энергоэффективный Уран-235. Чтобы он выделил тепло, на АЭС построены огромные ядерные реакторы, в которых Уран-235 распадается на мелкие частички, отчего и вырабатывается большое количество энергии, используемой для нагрева воды до состояния пара и запуска турбоэлектрогенератора.

ГЭС — гидроэлектростанция

Более безопасный, но не менее эффективный способ получения энергии. Хотя для него и потребуется соорудить целую цепь гидротехнических сооружений, чтобы создать необходимый напор воды для обеспечения работы турбин электрогенератора. А далее принцип, как и в предыдущих двух электростанциях: крутится ротор и вырабатывается электричество.

Ветряные станции

Выглядят они величественно и красиво, да и с помощью силы ветра еще в древности запускали в работу огромные механизмы, такие как ветряные мельницы.

В современном мире решили усовершенствовать этот механизм и использовать для преобразования механической энергии в электрическую. Принцип следующий: ветер толкает огромные лопасти, которые запускают в работу ротор генератора, а он уже, как мы знаем на примере первых трех электростанций, и вырабатывает ток.

Но таким способом при помощи одного ветрогенератора не обеспечишь электричеством даже небольшой городок, поэтому и устанавливается целая сеть огромных механизмов, состоящая из 100 и более единиц.

Немного истории

Первая в мире электростанция для общественного пользования «Перл Стрит» была построена в Нью-Йорке в 1882 году. Ее спроектировал и установил не кто иной, как Томас Эдисон. И даже не брал плату за пользование вырабатываемой электроэнергией, пока весь механизм не заработал слаженно и без перебоев.

Но «прабабушка» всех станций могла зажечь только 10000 ламп, хотя и по тем временам это было чем-то сверхъестественным. В то же время современные электростанции вырабатывают в тысячи раз больше, обеспечивая электрическим током города с населением в 100000 человек!

Как электрический ток поступает в дома?

После того, как электростанции выработают ток, он по кабелю попадает на распределительную подстанцию для измерения и преобразования. Там же установленные трансформаторы повышают напряжение до 10000 вольт. Благодаря такому напряжению ток с минимальными потерями передается на дальние расстояния с невероятной скоростью, составляющей до 3000 км в секунду!

Потом ток поступает на понижающую подстанцию, где трансформаторы уменьшают напряжение до 220 вольт — стандарт, принятый в РФ. И далее электричество направляется на распределительные сети города, а оттуда — к вам в дом и квартиру. Вот такой непростой путь он проделывает, чтобы зарядить наш телефон, зажечь лампочку или заставить работать холодильник.

Как ток заставляет работать электроприборы?

Но как же у тока получается запустить в работу электрические устройства? Для наглядного понимания возьмем за основу обычную лампу накаливания и вернемся к нашим маленьким частицам.

Когда электроны с невероятной скоростью проходят по спирали лампочки, они постоянно наталкиваются на атомы металла, из которых состоит спираль. Атомы раскачиваются, и их температура сильно поднимается. Таким образом, электрический ток нагревает спираль лампы до 3000 градусов, отчего она начинает светиться. Именно поэтому для спирали не подходит использование любого металла, потому что он просто будет плавиться из-за высокой температуры.

В современных устройствах — мобильных телефонах, телевизорах, микроволновых печах — задействованы более сложные схемы, но принцип остается таким же: из-за быстрого потока частиц атомы проводников нагреваются, отчего и выделяют энергию и запускают в работу приборы.

Не только друг, но и враг!

Конечно же, электричество — важное и незаменимое изобретение для всего человечества. С его помощью люди:

• сделали и ежедневно делают уйму открытий;
• лечат смертельные в прошлом болезни;
• ездят на электротранспорте, не загрязняя окружающую среду выхлопными газами;
• могут путешествовать по миру, узнавать и видеть достопримечательности не выходя из дома!

Всей пользы электричества просто не описать в одной статье!

Но при всем этом ток может быть и опасным и в долю секунды забрать жизнь любого живого существа.

Кстати, любопытный факт. Птицы, которые сидят на высоковольтных проводах, не получают разряда из-за того, что принимают такое же напряжение, как и в самом кабеле. Дело в том, что они сидят только на одной фазе, но если вдруг хвостом или другой частью тела птица коснется земли, столба или другого провода, то ток сразу же ее ударит.

Правила безопасного обращения с электричеством для детей

Маленькие дети не понимают всей опасности обращения с электричеством. Конечно, речь сейчас идет не об игрушках, питающихся от батареек напряжением в 12 вольт, а об опасном и сильном «звере», живущем в розетках. Поэтому малышей нельзя оставлять вблизи розеток без специальных заглушек, да еще и без родительского присмотра.

Для более взрослых детей стоит провести беседу и объяснить следующие правила. Нельзя:

1. Ставить или вешать посторонние предметы на провод прибора.
2. Закручивать кабель в узлы.
3. Пользоваться грязным проводом.
4. Использовать электроприбор вблизи источников тепла: батарей, плит, духовых шкафов и т. п.
5. Включать несколько мощных устройств одновременно в одну розетку. Покажите ребенку, где и как можно посмотреть мощность, или сами заранее составьте список, что с чем можно включать, а что — нет.
6. Использовать или пытаться починить сломанный электроприбор, в том числе если нарушена изоляция (целостность) кабеля, повреждена вилка и т. п.
7. Браться мокрыми руками за прибор или кабель.
8. Тянуть за шнур (нужно выключать прибор из розетки, держась за вилку).

Также могут возникнуть непредвиденные ситуации:

• искры из розетки;
• дым от кабеля или прибора;
• запах гари и т. п.

На этот случай необходимо показать ребенку, где находится электрический щиток и как его выключить, и объяснить, что после отключения электричества нужно обязательно позвонить кому-то из взрослых.

И в заключение

Мы живем в прекрасное время, когда с помощью электричества создаются невероятные вещи, делающие нашу жизнь комфортной и безопасной. Чтобы оставить нам этот бесценный дар, многие ученые положили десятилетия своей жизни на его изучение. А с нашей стороны требуется всего лишь малость — научить детей правилам обращения с электричеством и подать им правильный пример, чтобы все труды лучших умов были использованы лишь на благо человечества!

Курсы по физике для детей 7-14 лет

Обучаем физике и естественным наукам в увлекательном игровом формате.

узнать подробнее

Электрические цепи

Эта основная идея исследуется через:

• Противопоставление студенческих и научных взглядов
• Критические идеи обучения
• Педагогическая деятельность

Противопоставление студенческих и научных взглядов

Повседневный опыт студентов

Студенты имеют большой опыт использования повседневных бытовых приборов, работа которых зависит от электрических цепей (фонарики, мобильные телефоны, iPod). Скорее всего, у них сложилось ощущение, что вам нужна батарея или выключатель питания, чтобы они «работали», и что батареи могут «разряжаться». Они склонны думать об электрических цепях как о чем-то, что они называют «током», или «энергией», или «электричеством», или «напряжением» — названиями, которые они часто используют взаимозаменяемо. Это неудивительно, учитывая, что все эти ярлыки часто используются в повседневном языке с неясным значением. Какой бы ярлык ни использовали учащиеся, они, скорее всего, увидят электрические цепи как связанные с «потоком» и чем-то, что «сохраняется», «используется» или и тем, и другим. Некоторая повседневная лексика, например о «зарядке аккумуляторов», также может быть источником концептуальной путаницы для учащихся.

В частности, учащиеся часто рассматривают ток как то же самое, что и напряжение, и думают, что ток можно хранить в батарее, и этот ток можно израсходовать или преобразовать в форму энергии, такую ​​как свет или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учащимися для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

В частности, учащиеся часто рассматривают ток как то же самое, что и напряжение, и думают, что ток может быть сохранен в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, такую ​​как свет или тепла.

Студенты обычно используют четыре модели для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

Повседневный опыт учащихся с электрическими цепями часто приводит к запутанному мышлению. Учащиеся, которые знают, что можно получить удар током, если дотронуться до клемм пустой бытовой розетки, если выключатель включен, поэтому иногда считают, что в розетке есть ток, независимо от того, касаются они ее или нет. (Точно так же они могут полагать, что в любых проводах, подключенных к батарее или розетке, есть ток, независимо от того, замкнут ли выключатель.)

Некоторые студенты считают, что пластиковая изоляция проводов, используемых в электрических цепях, удерживает и направляет электрический ток так же, как водопроводные трубы удерживают и контролируют поток воды.

Исследования: Osborne (1980), Osborne & Freyberg (1985), Shipstone (1985), Shipstone & Gunstone (1985), White & Gunstone (1980) ) относится к области науки.

Модели играют важную роль, помогая нам понять вещи, которых мы не видим, и поэтому они особенно полезны при попытке разобраться в электрических цепях. Модели ценятся как за их объяснительную способность, так и за их предсказательную способность. Однако модели также имеют ограничения.

Модель, используемая сегодня учеными для электрических цепей, использует идею о том, что все вещества содержат электрически заряженные частицы (см.
Макроскопические и микроскопические свойства). Согласно этой модели, электрические проводники, такие как металлы, содержат заряженные частицы, которые могут относительно легко перемещаться от атома к атому, тогда как в плохих проводниках, таких как керамика, заряженные частицы перемещаются гораздо труднее.

В научной модели электрический ток представляет собой общее движение заряженных частиц в одном направлении. Причиной этого движения является источник энергии наподобие батареи, которая толкает заряженные частицы. Заряженные частицы могут двигаться только тогда, когда существует полный проводящий путь (называемый «контуром» или «петлей») от одного вывода батареи к другому.

Простая электрическая цепь может состоять из батареи (или другого источника энергии), лампочки (или другого устройства, использующего энергию) и проводников, соединяющих две клеммы батареи с двумя концами лампочки. В научной модели такой простой цепи движущиеся заряженные частицы, которые уже присутствуют в проводах и в нити накала лампочки, — это электроны.

Электроны заряжены отрицательно. Батарея отталкивает электроны в цепи от отрицательной клеммы и притягивает их к положительной клемме (см.
Электростатика – бесконтактная сила). Любой отдельный электрон перемещается только на короткое расстояние. (Эти идеи получили дальнейшее развитие в основной идее «Понятие напряжения»). В то время как фактическое направление движения электронов — от отрицательного к положительному выводу батареи, по историческим причинам обычно направление тока описывается как направление от положительного к отрицательному выводу (так называемый «условный ток»). ‘).

Энергия батареи хранится в виде химической энергии (см. основную идею «Преобразование энергии»). Когда он подключен к полной цепи, электроны движутся, и энергия передается от батареи к компонентам цепи. Большая часть энергии передается световому шару (или другому потребителю энергии), где она преобразуется в тепло и свет или в какую-либо другую форму энергии (например, звук в iPod). Очень небольшое количество преобразуется в тепло в соединительных проводах.

Напряжение батареи говорит нам, сколько энергии она обеспечивает компонентам схемы. Это также говорит нам кое-что о том, насколько сильно батарея выталкивает электроны в цепи: чем больше напряжение, тем сильнее толчок (см.
Использование энергии).

Важные обучающие идеи

• Электрический ток представляет собой общее движение заряженных частиц в одном направлении.
• Для получения электрического тока необходима непрерывная цепь от одной клеммы батареи к другой.
• Электрический ток в цепи передает энергию от батареи к компонентам цепи. В этом процессе ток не «расходуется».
• В большинстве цепей движущимися заряженными частицами являются отрицательно заряженные электроны, которые всегда присутствуют в проводах и других компонентах цепи.
• Батарея толкает электроны по цепи.

Исследование: Loughran, Berry & Mulhall (2006)

Количественные подходы к обучению (например, с использованием закона Ома) могут препятствовать развитию концептуального понимания, и на этом уровне их лучше избегать.

Язык, используемый учителями, важен. Использование слова «электричество» следует ограничить, поскольку его значение неоднозначно. Говоря о «течении» тока вместо движения заряженных частиц, можно усилить неверное представление о том, что ток — это то же самое, что и электрический заряд; поскольку «заряд» является свойством веществ, подобно массе, лучше говорить о «заряженных частицах», чем о «зарядах».

Идея фокуса
В разделе «Введение в научный язык» содержится дополнительная информация о развитии научного языка у учащихся.

Использование моделей, метафор и аналогий крайне важно для развития понимания учащимися электрических цепей, потому что объяснение того, что мы наблюдаем в цепи (например, зажигание лампочки), включает в себя использование научных идей о вещах, которые мы не можем видеть, таких как энергия и электроны. Поскольку все модели/метафоры/аналогии имеют свои ограничения, важно использовать их множество. Не менее важно четко понимать сходства и различия между любой используемой моделью/метафорой/аналогией и рассматриваемым явлением. Общее ограничение физических моделей (в том числе приведенных ниже) заключается в том, что они подразумевают, что любой данный электрон движется по всей цепи.

Исследуйте взаимосвязь между идеями об электричестве и преимуществами и ограничениями моделей в
Карты развития концепции – электричество и магнетизм и модели

Некоторые полезные модели и аналогии для использования:

• аналогия с велосипедной цепью — это полезно для развития идеи потока энергии, для отличия этого потока энергии от тока и для демонстрации постоянства тока в данной цепи. Движение велосипедной цепи аналогично току в полной цепи. Движущаяся цепь передает энергию от педали (то есть «батареи») к заднему колесу (то есть «компонентам цепи»), где энергия преобразуется. Эта модель имеет ограниченную полезность и требует, чтобы учащийся осознал, что заднее колесо является компонентом, выполняющим преобразование энергии.

• модель желейных бобов — это полезно для развития идеи о том, что движение электронов в цепи сопровождается передачей энергии. Учащиеся разыгрывают «электроны» в электрической цепи. Каждый из них собирает фиксированное количество желейных бобов, представляющих энергию, когда они проходят через «батарейку», и отдают эту «энергию», когда они достигают/проходят через «лампочку». Эти студенческие «электроны» затем возвращаются к «батарее» для получения дополнительной «энергии», что включает в себя получение большего количества желейных бобов.

Другое описание этого вида деятельности представлено в виньетке PEEL
Ролевая игра «Жемейные бобы». Эта модель может быть очень мощной, но важным ограничением является то, что она представляет энергию как субстанцию, а не как изобретенную человеком конструкцию.

• модель веревки — эта модель помогает объяснить, почему в электрической цепи происходит нагрев. Учащиеся образуют круг и свободно держат непрерывную петлю из тонкой веревки горизонтально. Один ученик действует как «батарейка» и тянет веревку так, чтобы она скользила по рукам других учеников, «компонентов схемы». Студенты могут чувствовать, как их пальцы нагреваются, поскольку энергия трансформируется, когда студенческая батарея тянет веревку

Для получения дополнительной информации о разработке идей об энергии см. основную идею
Использование энергии.

• модель водяного контура — это часто используется в учебниках, и на первый взгляд кажется, что это модель, с которой учащиеся могут легко разобраться; однако важно, чтобы учителя знали о его ограничениях.

В этой модели насос изображает аккумулятор, турбина — лампочку, а водопроводные трубы — соединительные провода. Важно указать учащимся, что этот водяной контур на самом деле отличается от бытового водоснабжения, потому что в противном случае они могут опираться на свой повседневный опыт и ошибочно заключить, например, что электрический ток может просачиваться из проводов контура таким же образом, как и вода может вытекать из труб.

Исследование: Loughran, Berry & Mulhall ​(2006)

Преподавательская деятельность

Открытое обсуждение через обмен опытом

Упражнение POE (Предсказать-Наблюдать-Объяснить) — полезный способ начать обсуждение. Дайте учащимся батарейку, лампочку для фонарика (или другую лампочку с нитью накаливания) и соединительный провод. Попросите их предсказать, как должна быть подключена цепь, чтобы лампочка загорелась. Примечание: НЕ предоставляйте держатель лампы. Это должно вызвать дискуссию о необходимости полной петли для тока и о пути тока в лампочке. Эту деятельность можно расширить, поощряя учащихся использовать другие материалы вместо проволоки.

Оспорить некоторые существующие идеи

Ряд POE (Предсказать-Наблюдать-Объяснить) можно построить, изменив элементы существующей схемы и попросив учащихся сделать прогноз и их обоснование этого прогноза. Например, попросите учащихся предсказать изменения, которые могут произойти в яркости лампочки, когда она подключена к батареям с разным напряжением.

Прояснить и закрепить идеи для/посредством общения с другими

Попросите учащихся изучить модели и аналогии электрических цепей, представленные выше. Учащиеся должны оценить каждую модель на предмет ее полезности для разъяснения представлений об электрических цепях. Студентов также следует поощрять к выявлению ограничений моделей.

Обратите внимание учащихся на упущенную из виду деталь

Попросите учащихся изучить работу горелки и нарисовать рисунок, показывающий путь тока при замкнутом выключателе. Студенты должны обсудить или написать о том, что, по их мнению, происходит.

Предложите учащимся определить явления, не объясняемые (представленной в настоящее время) научной моделью или идеей

Попросите учащихся перечислить свойства электрической цепи, которые объясняются конкретной моделью/метафорой/аналогией, а также свойства, которые не объясняются.

Способствовать осмыслению и уточнению существующих идей

Попросите учащихся нарисовать концептуальную карту, используя такие термины, как «батарея», «электроны», «энергия», «соединительные провода», «лампочка», «электрический ток».

Электрический ток | Encyclopedia.com

gale

просмотров обновлено 17 мая 2018

Электрический ток обычно представляют как поток электронов. Когда два конца батареи соединены друг с другом с помощью металлической проволоки, электроны вытекают из одного конца (электрода или полюса) батареи, через провод и в противоположный конец батареи.

Электрический ток также можно рассматривать как поток положительных «дырок». «Дыра» в этом смысле — это область пространства, где электрон мог бы обычно находиться, но не существует. Отсутствие отрицательного заряда электрона можно рассматривать как создание положительно заряженной дырки.

В некоторых случаях электрический ток может также состоять из потока положительно заряженных частиц, известных как катионы. Катион — это просто атом или группа атомов, несущих положительный заряд.

Измерение тока

Ампер (ампер) используется для измерения силы тока. Единица была названа в честь французского математика и физика Андре Мари Ампера (1775–1836), основавшего современные исследования электрических токов. Ампер определяется количеством электронов, которые проходят любую данную точку за некоторую единицу времени. Поскольку электрический заряд измеряется в кулонах, точное определение ампера — это количество кулонов, которые каждую секунду проходят через данную точку.

Характеристики электрического тока

Разница потенциалов. Чтобы протекал электрический ток, необходимо выполнить ряд условий. Во-первых, между двумя точками должна существовать разность потенциалов. Термин разность потенциалов (или напряжение) означает, что сила, создаваемая группой электронов в одном месте, больше, чем сила электронов в каком-то другом месте. Большая сила отталкивает электроны от первого места ко второму месту.

Потенциальные различия обычно не встречаются в природе. В большинстве случаев распределение электронов в окружающем нас мире довольно равномерно. Однако ученые изобрели определенные виды устройств, в которых электроны могут накапливаться, создавая разность потенциалов. Батарея, например, есть не что иное, как устройство для производства больших масс электронов на одном электроде (точке, из которой посылается или принимается электрический ток) и дефицита электронов на другом электроде. Эта разница объясняет способность батареи генерировать разность потенциалов или напряжение.

Электрическое сопротивление. Вторым условием, необходимым для протекания тока, является путь, по которому могут двигаться электроны. Одни материалы способны обеспечить такой путь, а другие нет. Материалы, пропускающие электрический ток, называются проводниками. Те, которые блокируют поток электрического тока, называются диэлектриками или изоляторами. Металлическая проволока, соединяющая два полюса батареи в приведенном ранее примере, обеспечивает путь для движения электронов от одного полюса батареи к другому.

Проводимость материалов — это внутреннее (или естественное) свойство, основанное на их сопротивлении движению электронов. Электроны в некоторых материалах связаны химическими связями и не могут проводить электрический ток. В других материалах большое количество электронов может свободно двигаться, и они легко передают поток электронов.

Электрическое сопротивление (или удельное сопротивление) измеряется в единицах, известных как омы (Ом). Единица названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1789 г. ).–1854), первым, кто сформулировал законы электропроводности. Противоположностью сопротивления является проводимость, свойство, которое измеряется в единицах, называемых мхо (Ом, написанный наоборот).

Сопротивление отрезка провода, используемого в электрической цепи, зависит от трех факторов: длины провода, площади его поперечного сечения и удельного сопротивления материала, из которого изготовлен провод. Чтобы понять влияние электрического сопротивления, представьте себе воду, текущую по шлангу.

Количество воды, протекающей через шланг, равно силе тока в проводе. Точно так же, как через толстый пожарный шланг может пройти больше воды, чем через тонкий садовый шланг, толстый металлический провод может пропускать больший ток, чем тонкий металлический провод. Для провода чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше его сопротивление; чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше его сопротивление.

Аналогичное сравнение можно провести и по длине. Воде труднее течь по длинному шлангу просто потому, что она должна проходить дальше. Аналогично, току труднее проходить по длинному проводу, чем по короткому.

Удельное сопротивление — это свойство материала, из которого изготовлена ​​сама проволока, и оно отличается от материала к материалу. Представьте, что вы наполняете пожарный шланг патокой, а не водой. Патока будет течь медленнее просто из-за своей вязкости (липкости или сопротивления течению). Точно так же электрический ток протекает через некоторые металлы (например, свинец) с большим трудом, чем через другие металлы (например, серебро).

Электрические цепи

В большинстве случаев путь, по которому проходит электрический ток, известен как электрическая цепь. Как минимум, цепь состоит из (1) источника электронов (например, батареи), который обеспечивает разность потенциалов, и (2) пути, по которому могут двигаться электроны (например, металлической проволоки). Напомним, что разность потенциалов (или напряжение) относится к большей силе электронов в одном месте, чем в другом; эта большая сила толкает электроны к месту с меньшей силой.

Для любого практического (или полезного) применения тока также требуется (3) прибор, работа которого зависит от потока электрического тока. К таким приборам относятся электрические часы, тостеры, радиоприемники, телевизоры и различные типы электродвигателей. Во многих случаях электрические цепи также содержат (4) какой-либо измеритель, который показывает количество электрического тока или разность потенциалов в цепи. Наконец, цепь может включать (5) различные устройства для управления потоком электрического тока, такие как выпрямители, трансформаторы, конденсаторы и автоматические выключатели.

Приборы могут быть подключены к электрической цепи одним из двух способов. В последовательной цепи ток протекает через приборы один за другим. В параллельной цепи входящий ток разделяется и проходит через каждую отдельную цепь независимо.

Важным преимуществом параллельных цепей является их устойчивость к повреждениям. Предположим, что какой-либо из приборов в последовательной цепи поврежден так, что через него не может течь ток. Эта поломка предотвращает протекание тока в любом из приборов. При параллельной схеме такой проблемы не возникает. Если какой-либо из приборов в параллельной цепи выходит из строя, ток все равно продолжает течь через другие приборы в цепи.

Принципиальная математическая зависимость, управляющая потоком электрического тока в цепи, была открыта Омом в 1827 году. Закон Ома гласит, что величина тока (i) в цепи прямо пропорциональна разности потенциалов (V) и обратно пропорциональна разности потенциалов (V). сопротивление (r) в цепи. Другими словами, i = V/r. Закон Ома говорит о том, что увеличение разности потенциалов или уменьшение сопротивления приводит к увеличению тока. И наоборот, уменьшение разности потенциалов или увеличение сопротивления приводит к уменьшению протекающего тока. Чем сложнее становится электрическая цепь, тем сложнее становится применить закон Ома.

Поток тока и поток электронов

Область электротехники обременена странной проблемой, возникшей более 200 лет назад. Когда ученые впервые изучали поток электрического тока из одного места в другое, они полагали, что этот поток создается движением мельчайших частиц. Поскольку электрон еще не был открыт, они предположили, что эти частицы несут положительный заряд.

Сегодня мы знаем иное. Электрический ток представляет собой поток отрицательно заряженных частиц: электронов. Но обычай показывать электрический ток как положительный существует уже давно и до сих пор широко используется. По этой причине нередко можно увидеть электрический ток, представленный в виде потока положительных зарядов, хотя мы уже давно знаем лучше.

Тип электрического тока, описанный до сих пор, представляет собой постоянный ток (постоянный ток). Постоянный ток всегда включает движение электронов из области с высоким отрицательным зарядом в область с меньшим отрицательным зарядом. Электрический ток, производимый батареями, является постоянным током.

Интересно, что подавляющее большинство электрического тока, используемого для практических целей, представляет собой переменный ток (переменный ток). Переменный ток — это ток, который очень быстро меняет направление своего течения. В Северной Америке, например, коммерческие линии электропередач работают на частоте 60 герц. (Герц — это единица измерения частоты.) В линии с частотой 60 герц ток меняет свое направление 60 раз в секунду.

Другие виды переменного тока также широко используются. За пределами Северной Америки более распространена линия электропередач с частотой 50 герц. А в самолетах переменный ток обычно рассчитан на 400 герц.

[ См. также Электричество; Электродвигатель ]

UXL Encyclopedia of Science

Гейл

просмотров обновлено 14 мая 2018

Ток и передача электрического заряда

Скорость электрического текущий

Электрический ток и энергия

Электрический ток и магнетизм

Постоянный ток

Переменный ток

Поток тока против потока электронов

Ресурсы

Электрический ток является результатом относительного движения чистого электрического заряда. В металлах движущимися зарядами являются электроны. Величина электрического тока зависит от количества заряда, проходящего через выбранную точку отсчета в течение определенного интервала времени. Электрический ток измеряется в амперах, где один ампер равен потоку заряда в один кулон в секунду.

Сила тока величиной в пикоампер (одна триллионная часть ампера) может быть значительной. Точно так же для специальных целей могут быть созданы искусственные токи в миллионы ампер. Токи от нескольких миллиампер до нескольких ампер распространены в радио- и телевизионных цепях. Для автомобильного стартера может потребоваться несколько сотен ампер.

Общий заряд, переносимый постоянным электрическим током, равен произведению тока в амперах на время в секундах, в течение которого протекает ток. Если за одну секунду течет один ампер, в проводнике переместится один кулон. Если график зависимости изменения тока от времени отображается, площадь между кривой графика и осью времени будет пропорциональна общему переданному заряду.

Электрические токи движутся по проводам со скоростью лишь немногим меньшей скорости света. Однако электроны перемещаются от атома к атому медленнее. Их движение более точно описывается как дрейф. Дополнительные электроны, добавленные на один конец провода, почти мгновенно заставят дополнительные электроны появиться на другом конце провода. Отдельные электроны не будут перемещаться по длине провода, но электрическое поле, которое сталкивает заряды друг против друга вдоль проводника, будет ощущаться на дальнем конце почти сразу. Чтобы визуализировать это, представьте себе картонную почтовую трубку, наполненную шариками для пинг-понга. Когда вы вставите дополнительный шарик в один конец трубки, такой же шарик почти сразу же выйдет из дальнего конца. Первоначальный мяч не прошел всю длину трубы, но, поскольку все мячи идентичны, может показаться, что это произошло. Эта механическая аналогия предполагает, что заряд очень быстро проходит по проводу.

Тепло возникает при протекании тока по обычному электрическому проводнику. Обычные материалы обладают электрическим свойством, называемым сопротивлением. Электрическое сопротивление аналогично трению в механической системе. Сопротивление возникает из-за несовершенства проводника. Когда движущиеся электроны сталкиваются с этими несовершенствами, они передают кинетическую энергию, что приводит к теплу. Количество произведенной тепловой энергии увеличивается пропорционально квадрату тока, проходящего через проводник.

Магнитное поле создается в космосе всякий раз, когда ток течет по проводнику. Это магнитное поле будет воздействовать на магнитное поле других близлежащих проводников с током. Это принцип конструкции электродвигателя.

Электрический генератор работает по принципу, аналогичному электрическому двигателю. В генераторе механическая энергия заставляет проводник двигаться через магнитное поле. Магнитное поле заставляет электроны в проводнике двигаться, что вызывает электрический ток.

Ток только в одном направлении называется постоянным током или постоянным током. Постоянный ток называется чистым постоянным током. Если постоянный ток меняется со временем, он называется пульсирующим постоянным током.

Если ток неоднократно меняет направление, он называется переменным током или переменным током. Коммерческая электроэнергия передается с использованием переменного тока, потому что переменный ток позволяет изменять отношение напряжения к току с помощью трансформаторов. Использование более высокого напряжения для передачи электроэнергии по стране означает, что та же мощность может быть передана с использованием меньшего тока. Например, если трансформаторы повышают напряжение в 100 раз, ток будет ниже в 1/100 раза. Более высокое напряжение в этом примере уменьшит потери энергии, вызванные сопротивлением

Ключевые термины

Обычный ток — Ток, принимающий положительный заряд в движении.

Кулон — Стандартная единица электрического заряда, определяемая как количество заряда, протекающего через точку в проводе за одну секунду, когда сила тока в проводе составляет один ампер.

Частота — Количество повторений события в единицу времени.

Герц — Единица измерения частоты, сокращенно Гц. Один герц — это один цикл в секунду.

Пикоампер— Одна триллионная часть ампера или 10 ^–12 ампер.

Скорость света— Скорость электромагнитного излучения, обычно указанная в вакууме. Приблизительно 6,7×10 ⁸ миль в час (3×10 ⁸ метров в секунду).

проводов на 0,01% от того, что было бы без использования переменного тока и трансформаторов.

Когда в цепи протекает переменный ток, заряд периодически перемещается туда-сюда. С каждым импульсом тока происходит передача энергии. Простые электродвигатели передают свою механическую энергию импульсами, связанными с частотой сети.

Линии электропередач в Северной Америке основаны на переменном токе частотой 60 герц (Гц). В большей части остального мира частота линии электропередач составляет 50 Гц. Переменный ток, генерируемый на борту самолета, часто имеет частоту 400 Гц, потому что двигатели и генераторы могут эффективно работать с меньшим количеством железа и, следовательно, меньшим весом, когда используется эта частота.

Переменный ток также может быть результатом комбинации сигналов многих частот. Переменный ток, питающий громкоговоритель, воспроизводящий музыку, состоит из комбинации множества наложенных друг на друга переменных токов с разными частотами и амплитудами.

Мы не можем напрямую наблюдать электрически заряженные частицы, производящие ток. Обычно не важно знать, является ли ток результатом движения положительных или отрицательных зарядов. Ранние ученые сделали неудачный выбор, когда приписали положительную полярность заряду, который движется по обычным проводам. Казалось логичным, что ток был результатом движения положительного заряда.

Позднее было подтверждено, что по проводам движется отрицательно заряженный электрон.

Действие некоторых устройств легче объяснить, если предположить движение электронов. Когда проще описать действие в терминах движения электронов, движение заряда называют потоком электронов. Поток тока, обычный ток или ток по соглашению Франклина — это термины, используемые, когда предполагается, что движущийся заряд положительный.

Обычный ток используется почти исключительно в науке. В электронике используется либо обычный ток, либо поток электронов, в зависимости от того, какой поток наиболее удобен для объяснения работы того или иного электронного компонента. Потребности в конкурирующих моделях проводимости можно было бы избежать, если бы исходное назначение полярности заряда было изменено на обратное.

См. также Электроника.

КНИГИ

Боданис, Дэвид. Electric Universe: Шокирующая правдивая история электричества . Нью-Йорк: Корона, 2005.

Панофски, Вольфганг К.Х. и Мельба Филлипс. Классическое электричество и магнетизм . New York: Dover, 2005.

Дональд Бити

Научная энциклопедия Гейла

Гейл

просмотров обновлено 29 мая 2018 родственник движение сети электрический заряд . В металлах движущимися зарядами являются электроны. Величина электрического тока зависит от количества заряда, проходящего через выбранную точку отсчета в течение заданного интервала времени. Электрический ток измеряется в амперах, при этом один ампер равен потоку заряда в один кулонов в секунду.

Сила тока величиной в пикоампер (одна триллионная часть ампера) может быть значительной. Точно так же для специальных целей могут быть созданы искусственные токи в миллионы ампер. Токи от нескольких миллиампер до нескольких ампер распространены в радио и телевизионные цепи. Для автомобильного стартера может потребоваться несколько сотен ампер.

Ток и передача электрического заряда

Суммарный заряд, переносимый неизменным электрическим током, равен произведению тока в амперах на время в секундах, в течение которого протекает ток. Если за одну секунду течет один ампер, в проводнике переместится один кулон. Если изобразить изменение тока в зависимости от времени, то площадь между 9 точками графика0215 кривая , а ось времени будет пропорциональна общему переданному заряду.

Электрические токи движутся по проводам со скоростью лишь немногим меньшей скорости света . Однако электроны перемещаются от атома к атому медленнее. Их движение более точно описывается как дрейф. Дополнительные электроны, добавленные на один конец провода, почти мгновенно заставят дополнительные электроны появиться на другом конце провода. Отдельные электроны не будут перемещаться по длине провода, но электрическое поле, которое сталкивает заряды друг против друга вдоль проводника, будет ощущаться на дальнем конце почти сразу. Чтобы визуализировать это, представьте себе картонную почтовую трубку, наполненную шариками для пинг-понга. Когда вы вставите дополнительный шарик в один конец трубки, такой же шарик почти сразу же выйдет из дальнего конца. Первоначальный мяч не прошел всю длину трубы, но, поскольку все мячи идентичны, может показаться, что это произошло. Эта механическая аналогия предполагает, что заряд очень быстро проходит по проводу.

Электрический ток и энергия

Нагрев возникает при протекании тока по обычному электрическому проводнику. Обычные материалы обладают электрическим свойством, называемым сопротивлением. Электрическое сопротивление аналогично трению в механической системе. Сопротивление возникает из-за несовершенства проводника. Когда движущиеся электроны сталкиваются с этими несовершенствами, они передают кинетическую энергию , что приводит к теплу. Количество произведенной тепловой энергии увеличивается пропорционально квадрату тока, проходящего через проводник.

Электрический ток и магнетизм

Магнитное поле создается в пространстве всякий раз, когда ток течет по проводнику. Это магнитное поле будет воздействовать с силой 90 215 90 216 на магнитное поле других близлежащих проводников с током. Это принцип конструкции электродвигателя .

Электрический генератор работает по принципу, аналогичному электродвигателю. В генераторе механическая энергия заставляет проводник двигаться через магнитное поле. Магнитное поле заставляет электроны в проводнике двигаться, что вызывает электрический ток.

Постоянный ток

Ток только в одном направлении называется постоянным током или постоянным током. Постоянный ток называется чистым постоянным током. Если постоянный ток меняется со временем, он называется пульсирующим постоянным током.

Переменный ток

Если ток многократно меняет направление, он называется переменным током или переменным током. Коммерческая электроэнергия транспортируется с использованием переменного тока, потому что переменный ток позволяет изменять отношение напряжения к току с помощью трансформаторов. Использование более высокого напряжения для передачи электроэнергии по стране означает, что та же мощность может быть передана с использованием меньшего тока. Например, если трансформаторы повышают напряжение в 100 раз, ток будет ниже в 1/100 раза. Более высокое напряжение в этом примере уменьшит потери энергии, вызванные сопротивлением проводов, до 0,01% от того, что было бы без использования переменного тока и трансформаторов.

Когда в цепи протекает переменный ток, заряд периодически перемещается туда-сюда. С каждым импульсом тока происходит передача энергии. Простые электродвигатели передают свою механическую энергию в виде импульсов, связанных с частотой линии электропередачи .

Линии электропередач в Северной Америке основаны на переменном токе частотой 60 герц (Гц). В большей части остального мира частота линии электропередач составляет 50 Гц. Переменный ток, вырабатываемый на борту самолета часто имеет частоту 400 Гц, потому что двигатели и генераторы могут работать эффективно с меньшим количеством железа и, следовательно, с меньшим весом, когда используется эта частота.

Переменный ток также может быть результатом комбинации сигналов многих частот. Переменный ток, питающий громкоговоритель, воспроизводящий музыку, состоит из комбинации множества наложенных друг на друга переменных токов с разными частотами и амплитудами.

Поток тока против потока электронов

Мы не можем напрямую наблюдать электрически заряженные частицы, производящие ток. Обычно не важно знать, является ли ток результатом движения положительных или минус заряд. Ранние ученые сделали неудачный выбор, когда приписали положительную полярность заряду, который движется по обычным проводам. Казалось логичным, что ток был результатом движения положительного заряда. Позже было подтверждено, что по проводам движется отрицательно заряженный электрон .

Действие некоторых устройств легче объяснить, если предположить движение электронов. Когда проще описать действие в терминах движения электронов, движение заряда называют потоком электронов. Поток тока, обычный ток или ток по соглашению Франклина — это термины, используемые, когда предполагается, что движущийся заряд положительный.

Обычный ток используется почти исключительно в науке. В электронике используется либо обычный ток, либо поток электронов, в зависимости от того, какой поток наиболее удобен для объяснения работы конкретного электронного компонента. Потребности в конкурирующих моделях проводимости можно было бы избежать, если бы исходное назначение полярности заряда было изменено на обратное.

См. также Электроника.

Ресурсы

книги

Хьюитт, Пол. Концептуальная физика. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2001.

Hobson, Art. Физика: понятия и связи. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1994.

Остдиек, Верн Дж. и Дональд Дж. Борд. Исследования по физике. 3-е изд. Сент-Пол, Миннесота: West Publishing Co., College & Schl. Div., 1995.

Дональд Бити

КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Обычный ток

— Ток, предполагающий положительный заряд в движении.

Кулон

—Стандартная единица электрического заряда, определяемая как количество заряда, протекающего через точку в проводе за одну секунду, когда сила тока в проводе составляет один ампер.

Частота

—Количество повторений события в единицу времени.

Герц

— Единица измерения частоты, сокращенно Гц. Один герц — это один цикл в секунду.

Пикоампер

—Одна триллионная часть ампера или 10–12 ампер.

Скорость света

— Скорость электромагнитного излучения, обычно указывается в вакууме. Приблизительно 6,7 × 108 миль в час (3 × 108 метров в секунду).

Научная энциклопедия Гейла

Оксфорд

просмотров обновлено 23 мая 2018

электрический ток Движение электрических зарядов, обычно поток электронов вдоль проводника или движение ионов через электролит. Это вызвано свободно движущимися частицами, обычно заряжаемыми от сети или аккумулятора. Ток (символ I ) течет от положительного к отрицательному выводу, хотя электроны на самом деле текут по проводу в противоположном направлении.