 |
Электрический ток. Закон Ома.. Сила тока J – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник.
|
|
|
|
Электрический ток. Закон Ома.
Атомы металлов имеют валентные электроны, сравнительно слабо удерживаемые ядром. Например атом алюминия состоит из ядра, состоящего из 13 протонов, и 13 электронов, вращающихся по орбитам. Три самых удалённых от ядра, удерживаются очень слабо и называются валентные 
.
Валентность – способность элементов отдавать электроны с последних энергетических уровней и принимать их.
Все металлы в твёрдом состоянии – кристаллические тела, то есть их частицы расположены в пространстве закономерно, образуя кристаллическую решётку. В таких кристаллах связь валентных электронов уменьшается настолько, что они становятся свободными, а атомы превращаются в положительно заряженные ионы. Электроны в металле совершают беспорядочное движение, то есть переноса электрического заряда из одного места в другое не происходит. Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в упорядоченном движении. В этом случае говорят, что в проводнике устанавливается электрический ток.
Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц (электронов или ионов).
О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.
Во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается.
Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника.
В-третьих, возникает магнитное поле.
Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, называется силой тока.
|
|
|
Сила тока J – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник.
Единица измерения силы тока – ампер. При токе 1А через поперечное сечение проводника за 1 секунду проходит заряд 1 кулон (Кл).
Амперметр – прибор для измерения силы тока. Амперметр всегда включается в цепь последовательно с тем проводником, в котором требуется измерить силу тока.
Для создания и поддержания движения заряженных частиц, необходима сила, действующая на них в определенном направлении. Если эта сила перестанет действовать, то ток прекратится. Эту силу принято называть электрическим полем или напряженностью электрического поля, которое порождает разность потенциалов на концах проводника и обеспечивает движение частиц.
Электрическое напряжение U – физическая величина, характеризующая электрическое поле, создающее в проводнике ток. Разность потенциалов (напряжение)между двумя точками равна единице, если при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу в 1 Дж. Эту единицу называют вольтом: 1В=1Дж/1Кл.
Вольтметр – прибор для измерения напряжения. Вольтметр всегда присоединяют параллельно к тому проводнику, на котором требуется измерить напряжение.
Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо всё это время поддерживать в нём электрическое поле. Для этого используются различные источники электрического тока – генераторы, аккумуляторы, гальванические элементы, солнечные батареи. В каждом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделённые частицы накапливаются на полюсах источника тока, один из которых заряжается положительно, другой отрицательно. Если полюсы соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике будут двигаться, возникнет электрический ток.
|
|
|
При постоянном токе знаки полюсов не меняются, при переменном токе « + » и «–» всё время меняются местами.
Скорость движения электронов – до нескольких миллиметров в секунду, а скорость распространения электрического поля 300 000 км/с. Поэтому при создании электрического тока в проводнике все свободные электроны практически одновременно придут в упорядоченное движение.
Электрический ток возникает не только при упорядоченном движении свободных электронов в металле, но и при упорядоченном движении положительно и отрицательно заряженных ионов в растворах электролитов, ионов в газах ит. д.
Скорость упорядоченного движения не увеличивается со временем, так как со стороны ионов кристаллической решётки на электроны действует некоторая тормозящая сила. Эта сила подобна силе сопротивления, действующей на камень, когда он тонет в воде.
Сопротивление R – основная электрическая характеристика проводника. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Результат сопротивления проводника – это его нагрев. Сопротивление проводника зависит от его длины, сечения и материала. Чем больше длина и меньше сечение проводника, тем больше его сопротивление.
Единица измерения сопротивления – Ом. Сопротивление проводника равно 1 Ом, если при напряжении 1 В по нему течёт ток 1 А.
Зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением выражает закон Ома, который является одним из основных законов электротехники.
Закон Ома для участка цепи: Сила тока прямо пропорциональна приложенномунапряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Следующие формулы вытекают из закона Ома:
|
|
|
