Что такое электрический ток
Электрический ток – это движение заряженных частиц. Из заряженных частиц у нас имеются электроны и ионы.
Электрон — это отрицательно заряженная частица, которая существуют в облаке вокруг ядра атома.
Они невообразимо малы, настолько малы, что квантовая механика необходима для объяснения их специфического поведения, и насколько физика смогла определить, они являются фундаментальной частицей.
Ионы – это атомы, которые потеряли или приобрели один или несколько электронов и поэтому потеряли электрическую нейтральность, приобрели электрический заряд.
Ионы обычно являются переносчиком заряда в электролитах, в металлических проводах носителями являются электроны
Итак, чтобы создать электрический ток нужны заряженные частицы.
Что такое проводники и диэлектрики
Для того чтобы заряженные частицы куда-то доставлять и чтобы они производили какие то действия, необходимы материалы которые проводят эти частицы. Изучим свойства материалов на проводимость электрического тока.
По электрическим свойствам все вещества разделяют на два больших класса – вещества, которые проводят электрический ток (проводники) и вещества, которые не проводят электрический ток (диэлектрики, или изоляторы).
Есть ещё один класс- полупроводники. Они имеют особые свойства.
Металлы хорошо проводят ток, потому что некоторые электроны могут перескакивать от одного атому к другому.
В непроводящих материалах электроны привязаны к своему атому и перемещаться не могут.
Какие существуют виды источников электрического тока?
Источники электрического тока – устройства, которые превращают различные виды энергии в электрическую энергию. Все источники электрического тока можно условно разделить на физические и химические. К физическим источникам электрического тока принято относить устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет механической, световой или тепловой энергии. Примерами таких источников тока могут быть электрофорная машина, турбогенераторы электростанций, фото- и термоэлементы и др. Несмотря на все разнообразие физических источников электрического тока, в повседневной жизни мы чаще имеем дело с химическими источниками электрического тока – гальваническими элементами и аккумуляторами. Химическими источниками электрического тока называют устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет энергии, выделяющейся в процессе химических реакций.
Что такое Электрическое напряжение
Электрическое напряжение является той самой причиной, которая «заставляет» протекать электрический ток. Электрическое напряжение всегда возникает, когда заряды разделены друг от друга, то есть все отрицательные заряды на одной стороне, а все положительные — на другой. Если соединить эти две стороны электропроводящим материалом, потечет электрический ток.
Напряжение измеряется в Вольтах – В.
Общепринятое определение термина «электрическое напряжение».
Электрическое напряжение (или просто напряжение) — это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле. Это движущая сила для электрического заряда.
Потенциал в электрическом поле — это энергия заряженного тела, не зависящая от его электрического заряда. Хорошее пояснение даёт аналогия с водой.
Представим резервуар находится на возвышенности что позволяет воде беспрепятственно стекать по трубе вниз. Так как бак с водой на высоте, то и потенциал этой точки будет более высоким или более положительным чем тот что находится на уровне земли. Высота резервуара и есть аналогия с напряжением. Чем выше ёмкость тем выше напор воды (напряжение).
При более высоком напряжении (давлении) будет течь более сильный ток
Сила тока
Сила тока – это количество заряженных частиц, проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени. Единица измерения – Ампер – А.
Что же такое электрический ток, а что есть напряжение? Для ответа на этот вопрос и полного понимания, лучше привести аналогию.
Аналогию, много раз приводили в интернете, она основана на воде. Так как с водой мы имеем дело каждый день, эта аналогия будет более понятной.
Итак, проведем эксперимент. Возьмем два сосуда, установленных на одном уровне, и соединенных одним шлангом.
Нальем в один сосуд воды, а второй оставим пустым. Вода начнет течь по шлангу из сосуда с водой протекать в пустой сосуд.
Разность уровней в сосудах, в нашей аналогии и есть напряжение, или разность потенциалов.
Количество воды, проходящее через сечение шланга в единицу времени, это будет силой тока.
Если мы поменяем шланг, на другой, с меньшим внутренним диаметром (или зажмем шланг на половину), и повторим опыт, то мы увидим, что вода из одного сосуда в другой будет перетекать дольше. Для данного опыта можно использовать секундомер.
Внутренний диаметр (сечение) шланга в нашей аналогии, будет сопротивлением.
Чем меньше диаметр шланга, тем больше сопротивление, и соответственно меньше сила тока.
В тот момент, когда уровни воды в сосудах станут равными (разность потенциалов равна нулю), то сила тока станет нулевой.
Термин Ток и Сила тока имеют разное значение. Под словом Ток подразумевается течение электричества, а сила тока это: Количество напряжения, проходящее через сечение проводника в единицу времени.
Электрическое Сопротивление
Электрическое сопротивление – физическая величина, определяющая свойство проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению тока.
Единица измерения сопротивления – Ом (обозначается Ом или греческой буквой омега Ω). В формулах и расчетах сопротивление обозначается буквой R. Сопротивлением в 1 Ом обладает проводник к полюсам которого приложено напряжение 1 В и протекает ток 1 А.
Проводники по-разному проводят ток. Их проводимость зависит, в первую очередь, от материала проводника, а также от сечения и длины. Чем больше сечение, тем выше проводимость, но, чем больше длина, тем проводимость ниже.
Сопротивление – это обратное понятие проводимости.
На примере водопроводной модели сопротивление можно представить как диаметр трубы. Чем он меньше, тем хуже проводимость и выше сопротивление.
Сопротивление проводника проявляется, например, в нагреве проводника при протекании в нем тока. Причем, чем больше ток и меньше сечение проводника – тем сильнее нагрев.