Skozi kaj teče tok. Elektrika

Kaj danes pravzaprav vemo o elektriki? Po sodobnih pogledih veliko, a če se podrobneje poglobimo v bistvo tega vprašanja, se izkaže, da človeštvo široko uporablja električno energijo, ne da bi razumelo pravo naravo tega pomembnega fizikalnega pojava.

Namen tega članka ni ovreči doseženih znanstvenih in tehničnih aplikativnih raziskovalnih rezultatov na področju električnih pojavov, ki se široko uporabljajo v vsakdanjem življenju in industriji sodobne družbe. Toda človeštvo se nenehno sooča s številnimi pojavi in ​​paradoksi, ki ne sodijo v okvir sodobnih teoretičnih idej o električnih pojavih - to kaže na pomanjkanje popolnega razumevanja fizike tega pojava.

Prav tako danes znanost pozna dejstva, ko se zdi, da proučevane snovi in ​​materiali kažejo nenormalne lastnosti prevodnosti ( ) .

Tudi tak pojav, kot je superprevodnost materialov, trenutno nima povsem zadovoljive teorije. Obstaja samo predpostavka, da je superprevodnost kvantni pojav , ki ga proučuje kvantna mehanika. Natančna študija osnovnih enačb kvantne mehanike: Schrödingerjeve enačbe, von Neumannove enačbe, Lindbladove enačbe, Heisenbergove enačbe in Paulijeve enačbe postane očitna njihova nedoslednost. Dejstvo je, da Schrödingerjeva enačba ni izpeljana, ampak postulirana po analogiji s klasično optiko, ki temelji na posplošitvi eksperimentalnih podatkov. Paulijeva enačba opisuje gibanje nabitega delca s spinom 1/2 (na primer elektrona) v zunanjem elektromagnetnem polju, vendar pojem spina ni povezan z realno rotacijo elementarnega delca in je tudi predpostavljen glede na spin, da obstaja prostor stanj, ki niso v nobeni povezavi z gibanjem elementarnih delcev v navadnem prostoru.

V knjigi Anastasia Novykh "Ezoosmos" je omenjen neuspeh kvantne teorije: "Toda kvantnomehanska teorija zgradbe atoma, ki obravnava atom kot sistem mikrodelcev, ki se ne držijo zakonov klasične mehanika, absolutno nepomembno . Na prvi pogled se ljudem zdijo argumenti nemškega fizika Heisenberga in avstrijskega fizika Schrödingerja prepričljivi, a če vse to pogledamo z drugega zornega kota, potem so njuni zaključki le delno pravilni, na splošno pa sta oba popolnoma napačna. . Dejstvo je, da je prvi elektron opisal kot delec, drugi pa kot val. Mimogrede, princip dualnosti val-delec je tudi nepomemben, saj ne razkriva prehoda delca v val in obratno. To pomeni, da se od učenih gospodov dobi nekaj pičlega. Pravzaprav je vse zelo preprosto. Na splošno želim reči, da je fizika prihodnosti zelo preprosta in razumljiva. Glavna stvar je živeti do te prihodnosti. Kar se tiče elektrona, postane val le v dveh primerih. Prvi je, ko se zunanji naboj izgubi, to je, ko elektron ne interagira z drugimi materialnimi predmeti, recimo z istim atomom. Drugi je v predosmičnem stanju, torej ko se njegov notranji potencial zmanjša.

Enaki električni impulzi, ki jih ustvarjajo nevroni človeškega živčnega sistema, podpirajo aktivno kompleksno in raznoliko delovanje telesa. Zanimivo je omeniti, da je akcijski potencial celice (val vzbujanja, ki se premika vzdolž membrane žive celice v obliki kratkotrajne spremembe membranskega potenciala na majhnem območju vzdražene celice) v določenem območju (slika 1).

Spodnja meja akcijskega potenciala nevrona je pri -75 mV, kar je zelo blizu vrednosti redoks potenciala človeške krvi. Če analiziramo največjo in najmanjšo vrednost akcijskega potenciala glede na nič, potem je zelo blizu zaokroženega odstotka pomen zlati rez , tj. delitev intervala glede na 62 % in 38 %:

\(\Delta = 75mV+40mV = 115mV\)

115 mV / 100 % = 75 mV / x 1 ali 115 mV / 100 % = 40 mV / x 2

x 1 = 65,2 %, x 2 = 34,8 %

Vse snovi in ​​materiali, ki jih pozna sodobna znanost, v takšni ali drugačni meri prevajajo elektriko, saj vsebujejo elektrone, sestavljene iz 13 fantomskih delcev Po, ki so nato septonske grude (“PRIMARNA FIZIKA ALLATRA”, str. 61). Vprašanje je samo napetost električnega toka, ki je potrebna za premagovanje električnega upora.

Ker so električni pojavi tesno povezani z elektronom, poročilo "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" zagotavlja naslednje informacije o tem pomembnem elementarnem delcu: "Elektron je sestavni del atoma, eden glavnih strukturnih elementov materije. Elektroni tvorijo elektronske lupine atomov vseh trenutno znanih kemičnih elementov. Vpleteni so v skoraj vse električne pojave, ki jih znanstveniki zdaj poznajo. A kaj elektrika v resnici je, uradna znanost še vedno ne more pojasniti, omejena na splošne fraze, da je to na primer »skupek pojavov zaradi obstoja, gibanja in interakcije naelektrenih teles ali delcev nosilcev električnega naboja«. Znano je, da električna energija ni neprekinjen tok, ampak se prenaša po delih - diskretno».

Po sodobnih idejah: elektrika - to je skupek pojavov zaradi obstoja, interakcije in gibanja električnih nabojev. Toda kaj je električni naboj?

Električni naboj (količina elektrike) je fizikalna skalarna količina (veličina, katere vsako vrednost je mogoče izraziti z enim realnim številom), ki določa sposobnost teles, da so vir elektromagnetnih polj in sodelujejo v elektromagnetni interakciji. Električni naboji so razdeljeni na pozitivne in negativne (ta izbira se v znanosti šteje za povsem pogojno in vsakemu od nabojev je dodeljen točno določen znak). Telesa, naelektrena z enakim predznakom, se odbijajo, nasprotno naelektrena telesa pa privlačijo. Pri gibanju naelektrenih teles (tako makroskopskih teles kot mikroskopskih nabitih delcev, po katerih v prevodnikih teče električni tok), nastane magnetno polje in pride do pojavov, ki omogočajo ugotavljanje razmerja med elektriko in magnetizmom (elektromagnetizem).

elektrodinamika proučuje elektromagnetno polje v najsplošnejšem primeru (to pomeni, da se upoštevajo časovno odvisna spremenljiva polja) in njegovo interakcijo s telesi, ki imajo električni naboj. Klasična elektrodinamika upošteva samo zvezne lastnosti elektromagnetnega polja.

kvantna elektrodinamika proučuje elektromagnetna polja, ki imajo diskontinuirane (diskretne) lastnosti, katerih nosilci so poljski kvanti – fotoni. Interakcija elektromagnetnega sevanja z nabitimi delci se v kvantni elektrodinamiki obravnava kot absorpcija in emisija fotonov s strani delcev.

Vredno je razmisliti, zakaj se magnetno polje pojavi okoli prevodnika s tokom ali okoli atoma, po katerega orbitah se gibljejo elektroni? Dejstvo je, da " kar danes imenujemo elektrika, je pravzaprav posebno stanje septonskega polja , v katerih procesih elektron v večini primerov sodeluje enakopravno z ostalimi svojimi dodatnimi "komponentami" ” (“PRIMARNA FIZIKA ALLATRA”, str. 90) .

In toroidna oblika magnetnega polja je posledica narave njegovega izvora. Kot piše v članku: »Glede na fraktalne vzorce v vesolju in dejstvo, da je septonsko polje v materialnem svetu znotraj 6 dimenzij temeljno, enotno polje, na katerem temeljijo vse interakcije, ki jih pozna sodobna znanost, lahko trdimo, da tudi vse imajo obliko Tore. In ta izjava je lahko še posebej zanimiva za sodobne raziskovalce.. Zato bo elektromagnetno polje vedno v obliki torusa, kot je septonski torus.

Razmislite o spirali, skozi katero teče električni tok in kako natančno nastane njegovo elektromagnetno polje ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

riž. 2. Poljske črte pravokotnega magneta

riž. 3. Poljske črte spirale s tokom

riž. 4. Silnice posameznih odsekov spirale

riž. 5. Analogija med silnicami spirale in atomi z orbitalnimi elektroni

riž. 6. Ločen fragment spirale in atom s silnicami

ZAKLJUČEK: človeštvo mora še spoznati skrivnosti skrivnostnega pojava elektrike.

Petr Totov

Ključne besede: PRIMORDIALNA ALLATRA FIZIKA, električni tok, elektrika, narava elektrike, električni naboj, elektromagnetno polje, kvantna mehanika, elektron.

Literatura:

Novo. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 str. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Poročilo "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" mednarodne skupine znanstvenikov mednarodnega javnega gibanja ALLATRA, ur. Anastasia Novykh, 2015;

Če izoliran prevodnik postavimo v električno polje \(\overrightarrow(E)\), bo sila \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) delovala na proste naboje \(q\) v prevodniku Posledično, prevodnik, pride do kratkotrajnega gibanja prostih nabojev. Ta proces se bo končal, ko lastno električno polje nabojev, ki so nastali na površini prevodnika, popolnoma kompenzira zunanje polje. Nastalo elektrostatično polje znotraj prevodnika bo enako nič.

Vendar pa lahko v prevodnikih pod določenimi pogoji pride do neprekinjenega urejenega gibanja prostih nosilcev električnega naboja.

Usmerjeno gibanje nabitih delcev imenujemo električni tok.

Smer gibanja pozitivnih prostih nabojev je vzeta kot smer električnega toka. Za obstoj električnega toka v prevodniku je potrebno v njem ustvariti električno polje.

Kvantitativno merilo električnega toka je jakost toka\(I\) je skalarna fizikalna količina, ki je enaka razmerju naboja \(\Delta q\), prenesenega skozi presek prevodnika (slika 1.8.1) v časovnem intervalu \(\Delta t\) , na ta časovni interval:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Če se jakost toka in njegova smer s časom ne spreminjata, se tak tok imenuje trajno .

V mednarodnem sistemu enot SI se tok meri v amperih (A). Enota toka 1 A je določena z magnetno interakcijo dveh vzporednih vodnikov s tokom.

Konstanten električni tok se lahko ustvari samo v zaprt krog , v katerem prosti nosilci naboja krožijo po zaprtih poteh. Električno polje na različnih točkah v takem vezju je skozi čas konstantno. Posledično ima električno polje v enosmernem tokokrogu značaj zamrznjenega elektrostatičnega polja. Toda pri premikanju električnega naboja v elektrostatičnem polju po zaprti poti je delo električnih sil enako nič. Zato je za obstoj enosmernega toka v električnem tokokrogu potrebna naprava, ki lahko zaradi dela sil ustvari in vzdržuje potencialne razlike v odsekih tokokroga. neelektrostatični izvor. Takšne naprave se imenujejo viri enosmernega toka . Sile neelektrostatičnega izvora, ki delujejo na proste nosilce naboja iz tokovnih virov, se imenujejo zunanje sile .

Narava zunanjih sil je lahko drugačna. V galvanskih členih ali baterijah nastanejo kot posledica elektrokemičnih procesov, v generatorjih enosmernega toka nastanejo zunanje sile, ko se vodniki gibljejo v magnetnem polju. Vir toka v električnem tokokrogu ima enako vlogo kot črpalka, ki je potrebna za črpanje tekočine v zaprtem hidravličnem sistemu. Pod vplivom zunanjih sil se električni naboji premikajo znotraj tokovnega vira proti sile elektrostatičnega polja, zaradi katerih lahko v sklenjenem krogu vzdržujemo konstanten električni tok.

Ko se električni naboji premikajo vzdolž enosmernega tokokroga, zunanje sile, ki delujejo znotraj tokovnih virov, delujejo.

Fizična količina, ki je enaka razmerju med delom \ (A_ (st) \) zunanjih sil pri premikanju naboja \ (q \) od negativnega pola tokovnega vira do pozitivnega do vrednosti tega naboja, se imenuje vir elektromotorne sile (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

Tako je EMF določen z delom, ki ga opravijo zunanje sile pri premikanju enega pozitivnega naboja. Elektromotorna sila se tako kot potencialna razlika meri v Volti (V).

Ko se en sam pozitivni naboj premika vzdolž zaprtega tokokroga enosmernega toka, je delo zunanjih sil enako vsoti EMF, ki deluje v tem tokokrogu, delo elektrostatičnega polja pa je nič.

Tokokrog enosmernega toka lahko razdelimo na ločene odseke. Tisti odseki, na katere zunanje sile ne delujejo (tj. odseki, ki ne vsebujejo tokovnih virov), se imenujejo homogena . Območja, ki vključujejo tokovne vire, se imenujejo heterogena .

Ko se enota pozitivnega naboja premika vzdolž določenega odseka vezja, delujejo tako elektrostatične (Coulombove) kot zunanje sile. Delo elektrostatičnih sil je enako potencialni razliki \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) med začetno (1) in končno (2) točko nehomogenega odseka . Delo zunanjih sil je po definiciji elektromotorna sila \(\mathcal(E)\), ki deluje na ta odsek. Celotno delo je torej

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

vrednost U 12 se imenuje Napetost na odseku verige 1-2. V primeru homogenega odseka je napetost enaka potencialni razliki:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Nemški fizik G. Ohm je leta 1826 eksperimentalno ugotovil, da je jakost toka \ (I \), ki teče skozi homogeni kovinski prevodnik (tj. prevodnik, v katerem ne delujejo zunanje sile), sorazmerna z napetostjo \ (U \) pri konci vodnika:

$$I = \frac(1)(R)U; \: U = IR$$

kjer \(R\) = konst.

vrednost R klical električni upor . Prevodnik z električnim uporom se imenuje upor . To razmerje izraža Ohmov zakon za homogeni del verige: Tok v prevodniku je premo sorazmeren z uporabljeno napetostjo in obratno sorazmeren z uporom prevodnika.

V SI je enota za električni upor prevodnikov Ohm (Ohm). Upor 1 ohma ima odsek vezja, v katerem pri napetosti 1 V nastane tok 1 A.

Prevodniki, ki upoštevajo Ohmov zakon, se imenujejo linearni . Grafična odvisnost jakosti toka \ (I \) od napetosti \ (U \) (takšni grafi se imenujejo volt-amperske karakteristike , skrajšano VAC) je predstavljena z ravno črto, ki poteka skozi izhodišče. Opozoriti je treba, da obstaja veliko materialov in naprav, ki ne upoštevajo Ohmovega zakona, na primer polprevodniška dioda ali plinska sijalka. Tudi pri kovinskih vodnikih pri tokovih dovolj velike jakosti opazimo odstopanje od Ohmovega linearnega zakona, saj se električni upor kovinskih vodnikov povečuje z naraščajočo temperaturo.

Za odsek vezja, ki vsebuje EMF, je Ohmov zakon zapisan v naslednji obliki:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\barva(modra)(I = \frac(U)(R))$$

To razmerje se imenuje posplošen Ohmov zakon oz Ohmov zakon za nehomogen odsek verige.

Na sl. 1.8.2 prikazuje zaprt enosmerni tokokrog. Verižni del ( cd) je homogena.

Ohmov zakon

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Plot ( ab) vsebuje tokovni vir z EMF, ki je enak \(\mathcal(E)\).

Po Ohmovem zakonu za heterogeno območje je

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Če seštejemo obe enakosti, dobimo:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Toda \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\barva(modra)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Ta formula izraža Ohmov zakon za popolno vezje : jakost toka v celotnem vezju je enaka elektromotorni sili vira, deljeni z vsoto uporov homogenih in nehomogenih odsekov vezja (notranji upor vira).

Odpornost r heterogeno območje na sl. 1.8.2 je mogoče videti kot notranji upor tokovnega vira . V tem primeru je zaplet ( ab) na sl. 1.8.2 je notranji del vira. Če točke a in b zaprite z vodnikom, katerega upor je majhen v primerjavi z notranjim uporom vira (\ (R\ \ll r\)), potem bo vezje teklo tok kratkega stika

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Tok kratkega stika je največji tok, ki ga lahko dobimo iz danega vira z elektromotorno silo \(\mathcal(E)\) in notranjim uporom \(r\). Pri virih z majhnim notranjim uporom je lahko tok kratkega stika zelo velik in povzroči uničenje električnega tokokroga ali vira. Na primer, svinčeno-kislinske baterije, ki se uporabljajo v avtomobilih, imajo lahko tok kratkega stika nekaj sto amperov. Še posebej nevarni so kratki stiki v omrežjih razsvetljave, ki jih napajajo transformatorske postaje (tisoč amperov). Da bi se izognili uničujočemu učinku tako visokih tokov, so v tokokrog vključene varovalke ali posebni odklopniki.

V nekaterih primerih je za preprečitev nevarnih vrednosti toka kratkega stika določen zunanji upor zaporedno povezan z virom. Potem odpor r je enak vsoti notranjega upora vira in zunanjega upora in v primeru kratkega stika jakost toka ne bo pretirano velika.

Če je zunanje vezje odprto, potem \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), tj. potencialna razlika na polih odprte baterije je enaka njegov EMF.

Če zunanji upor obremenitve R vklopljen in tok teče skozi baterijo jaz, potencialna razlika na njegovih polih postane enaka

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

Na sl. 1.8.3 je shematski prikaz vira enosmernega toka z EMF enakim \(\mathcal(E)\) in notranjim uporom r v treh načinih: "prosti tek", delo na obremenitvi in ​​način kratkega stika (kratek stik). Navedene so intenzivnost \(\overrightarrow(E)\) električnega polja znotraj baterije in sile, ki delujejo na pozitivne naboje: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - električna sila in \(\overrightarrow( F)_(st )\) je zunanja sila. V načinu kratkega stika električno polje znotraj baterije izgine.

Za merjenje napetosti in tokov v enosmernih električnih tokokrogih se uporabljajo posebne naprave - voltmetri in ampermetri.

Voltmeter zasnovan za merjenje potencialne razlike, uporabljene na njegovih sponkah. On povezuje vzporedno odsek vezja, na katerem se meri potencialna razlika. Vsak voltmeter ima nekaj notranjega upora \(R_(V)\). Da voltmeter ne povzroči opazne prerazporeditve tokov, ko je priključen na merjeno vezje, mora biti njegov notranji upor velik v primerjavi z uporom odseka vezja, na katerega je priključen. Za vezje, prikazano na sl. 1.8.4 je ta pogoj zapisan kot:

$$R_(B) \gg R_(1)$$

Ta pogoj pomeni, da je tok \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\), ki teče skozi voltmeter, veliko manjši od toka \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), ki teče skozi testirani odsek tokokroga.

Ker v voltmetru ne delujejo zunanje sile, potencialna razlika na njegovih sponkah po definiciji sovpada z napetostjo. Zato lahko rečemo, da voltmeter meri napetost.

Ampermeter zasnovan za merjenje toka v tokokrogu. Ampermeter zaporedno priključimo na prekinitev električnega tokokroga, tako da skozi njega teče celoten izmerjeni tok. Ampermeter ima tudi nekaj notranjega upora \(R_(A)\). Za razliko od voltmetra mora biti notranji upor ampermetra dovolj majhen v primerjavi s celotnim uporom celotnega vezja. Za vezje na sl. 1.8.4 upornost ampermetra mora izpolnjevati pogoj

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

tako da se ob vklopu ampermetra tok v tokokrogu ne spremeni.

Merilni instrumenti - voltmetri in ampermetri - so dveh vrst: kazalec (analogni) in digitalni. Digitalni električni števci so kompleksne elektronske naprave. Običajno digitalni instrumenti zagotavljajo večjo natančnost meritev.

Tok in napetost sta kvantitativna parametra, ki se uporabljata v električnih tokokrogih. Najpogosteje se te vrednosti sčasoma spreminjajo, sicer ne bi imelo smisla delovati električni tokokrog.

Napetost

Običajno je napetost označena s črko U. Delo, opravljeno pri premikanju enote naboja iz točke nizkega potenciala v točko visokega potenciala, je napetost med tema dvema točkama. Z drugimi besedami, to je energija, ki se sprosti po prehodu enote naboja iz visokega potenciala v majhno.

Napetost lahko imenujemo tudi potencialna razlika, pa tudi elektromotorna sila. Ta parameter se meri v voltih. Če želite premakniti 1 kulon naboja med dvema točkama, ki imata napetost 1 volt, morate opraviti 1 džul. Coulombs meri električne naboje. 1 obesek je enak naboju 6x10 18 elektronov.

Napetost je razdeljena na več vrst, odvisno od vrste toka.

• Stalni pritisk . Prisoten je v elektrostatičnih in enosmernih tokokrogih.
• AC napetost . Ta vrsta napetosti je na voljo v tokokrogih s sinusnim in izmeničnim tokom. V primeru sinusnega toka napetostne značilnosti, kot so:
  amplituda nihanja napetosti je njegov največji odklon od osi x;
  trenutna napetost, ki se izrazi v določenem trenutku;
  delovna napetost, je določeno z aktivnim delom 1. polcikla;
  srednja popravljena napetost, določen z modulom popravljene napetosti za eno harmonično obdobje.

Pri prenosu električne energije po nadzemnih vodih so razporeditev nosilcev in njihove dimenzije odvisne od velikosti uporabljene napetosti. Napetost med fazami se imenuje omrežna napetost , napetost med zemljo in vsako od faz pa je fazna napetost . To pravilo velja za vse vrste nadzemnih vodov. V Rusiji je v gospodinjskih električnih omrežjih standard trifazna napetost z linearno napetostjo 380 voltov in vrednostjo fazne napetosti 220 voltov.

Elektrika

Tok v električnem tokokrogu je hitrost elektronov na določeni točki, merjena v amperih in je na diagramih označena s črko " jaz". Izpeljane enote ampera se uporabljajo tudi z ustreznimi predponami mili-, mikro-, nano itd. Tok 1 ampera nastane s premikanjem enote naboja 1 kulona v 1 sekundi.

Običajno velja, da tok teče v smeri od pozitivnega potenciala proti negativnemu. Vendar pa je iz tečaja fizike znano, da se elektron premika v nasprotni smeri.

Vedeti morate, da se napetost meri med 2 točkama na vezju, tok pa teče skozi eno določeno točko vezja ali skozi njegov element. Torej, če nekdo uporabi izraz "napetost v uporu", potem je to napačno in nepismeno. Toda pogosto govorimo o napetosti na določeni točki v vezju. To se nanaša na napetost med tlemi in to točko.

Napetost nastane zaradi vpliva na električne naboje v generatorjih in drugih napravah. Tok nastane z uporabo napetosti na dveh točkah v vezju.

Da bi razumeli, kaj sta tok in napetost, bi bilo pravilneje uporabiti. Na njem lahko vidite tok in napetost, ki s časom spreminjata svoje vrednosti. V praksi so elementi električnega tokokroga povezani z vodniki. Na določenih točkah imajo elementi vezja svojo vrednost napetosti.

Tok in napetost upoštevata pravila:

• Vsota tokov, ki vstopajo v točko, je enaka vsoti tokov, ki zapuščajo točko (pravilo ohranitve naboja). Takšno pravilo je Kirchhoffov zakon za tok. Točka vstopa in izstopa toka se v tem primeru imenuje vozlišče. Posledica tega zakona je naslednja izjava: v zaporednem električnem krogu skupine elementov je tok za vse točke enak.
• V vzporednem krogu elementov je napetost na vseh elementih enaka. Z drugimi besedami, vsota padcev napetosti v zaprtem krogu je nič. Ta Kirchhoffov zakon velja za napetosti.
• Delo, ki ga vezje opravi na enoto časa (moč), je izraženo kot sledi: P \u003d U * I. Moč se meri v vatih. 1 joul dela, opravljenega v 1 sekundi, je enak 1 vatu. Moč se porazdeli v obliki toplote, porabi se za mehansko delo (v elektromotorjih), se pretvori v sevanje različnih vrst, se kopiči v rezervoarjih ali baterijah. Pri načrtovanju kompleksnih električnih sistemov je eden od izzivov toplotna obremenitev sistema.

Značilnost električnega toka

Predpogoj za obstoj toka v električnem tokokrogu je sklenjen tokokrog. Če se vezje prekine, se tok ustavi.

Na tem principu deluje vse v elektrotehniki. Z gibljivimi mehanskimi kontakti prekinejo električni tokokrog, to pa prekine tok in izklopi napravo.

V energetiki se električni tok pojavlja znotraj tokovnih vodnikov, ki so izdelani v obliki pnevmatik, in drugih delov, ki prevajajo tok.

Obstajajo tudi drugi načini za ustvarjanje notranjega toka v:

• Tekočine in plini zaradi gibanja nabitih ionov.
• Vakuum, plin in zrak z uporabo termionske emisije.
• zaradi gibanja nosilcev naboja.

Pogoji za nastanek električnega toka

• Grelni vodniki (ne superprevodniki).
• Aplikacija za polnjenje nosilcev potencialne razlike.
• Kemična reakcija s sproščanjem novih snovi.
• Vpliv magnetnega polja na prevodnik.

Trenutne valovne oblike

• Ravna črta.
• Spremenljivi harmonični sinusni val.
• Meander, ki je videti kot sinusni val, vendar ima ostre vogale (včasih so vogali lahko zglajeni).
• Pulzirajoča oblika ene smeri, z amplitudo, ki niha od nič do največje vrednosti po določenem zakonu.

Vrste dela električnega toka

• Svetloba, ki jo oddajajo svetlobne naprave.
• Ustvarjanje toplote z grelnimi elementi.
• Mehanska dela (vrtenje elektromotorjev, delovanje drugih električnih naprav).
• Ustvarjanje elektromagnetnega sevanja.

Negativni pojavi, ki jih povzroča električni tok

• Pregrevanje kontaktov in tokovnih delov.
• Pojav vrtinčnih tokov v jedrih električnih naprav.
• Elektromagnetno sevanje v zunanje okolje.

Ustvarjalci električnih naprav in različnih vezij morajo pri načrtovanju upoštevati zgoraj navedene lastnosti električnega toka. Na primer, škodljiv učinek vrtinčnih tokov v elektromotorjih, transformatorjih in generatorjih se zmanjša z mešanjem jeder, ki se uporabljajo za prenos magnetnih tokov. Mešanje jedra je njegova izdelava ne iz enega samega kosa kovine, temveč iz niza ločenih tankih plošč posebnega električnega jekla.

Toda po drugi strani se vrtinčni tokovi uporabljajo za delovanje mikrovalovnih pečic, pečic, ki delujejo na principu magnetne indukcije. Zato lahko rečemo, da vrtinčni tokovi niso le škodljivi, ampak tudi koristni.

Izmenični tok s signalom v obliki sinusoide lahko spreminja frekvenco nihanja na enoto časa. V naši državi je industrijska tokovna frekvenca električnih naprav standardna in je enaka 50 hertzov. V nekaterih državah je trenutna frekvenca 60 hercev.

Za različne namene v elektrotehniki in radijski tehniki se uporabljajo druge frekvenčne vrednosti:

• Nizkofrekvenčni signali z nižjo tokovno frekvenco.
• Visokofrekvenčni signali, ki so veliko višji od trenutne frekvence industrijske uporabe.

Menijo, da električni tok nastane, ko se elektroni premikajo znotraj prevodnika, zato se imenuje prevodni tok. Vendar obstaja še ena vrsta električnega toka, ki se imenuje konvekcija. Nastane, ko se naelektrena makrotelesa premikajo, na primer dežne kaplje.

Električni tok v kovinah

Gibanje elektronov pod vplivom stalne sile nanje primerjamo s padalcem, ki se spusti na tla. V teh dveh primerih pride do enakomernega gibanja. Na padalca deluje sila težnosti, nasproti pa ji je sila zračnega upora. Sila električnega polja deluje na gibanje elektronov, ioni kristalnih mrež pa se temu gibanju upirajo. Povprečna hitrost elektronov doseže konstantno vrednost, prav tako hitrost padalca.

V kovinskem prevodniku je hitrost enega elektrona 0,1 mm na sekundo, hitrost električnega toka pa približno 300.000 km na sekundo. To je zato, ker električni tok teče samo tam, kjer je na nabite delce priključena napetost. Zato je dosežen visok pretok toka.

Pri premikanju elektronov v kristalni mreži obstaja naslednja pravilnost. Elektroni ne trčijo z vsemi prihajajočimi ioni, ampak le z vsakim desetim od njih. To pojasnjujejo zakoni kvantne mehanike, ki jih lahko poenostavimo na naslednji način.

Gibanje elektronov ovirajo veliki ioni, ki se upirajo. To je še posebej opazno pri segrevanju kovin, ko težki ioni "zanihajo", povečajo velikost in zmanjšajo električno prevodnost kristalnih mrež prevodnika. Zato se pri segrevanju kovin njihov upor vedno poveča. Z nižanjem temperature se poveča električna prevodnost. Z znižanjem temperature kovine na absolutno ničlo lahko dosežemo učinek superprevodnosti.

To je urejeno gibanje določenih nabitih delcev. Za kompetentno uporabo celotnega potenciala električne energije je treba jasno razumeti vsa načela naprave in delovanja električnega toka. Torej, ugotovimo, kaj sta delo in trenutna moč.

Od kod prihaja električni tok?

Kljub navidezni preprostosti vprašanja le redki znajo nanj dati razumljiv odgovor. Seveda danes, ko se tehnologija razvija z neverjetno hitrostjo, človek ne razmišlja posebej o tako osnovnih stvareh, kot je načelo delovanja električnega toka. Od kod prihaja elektrika? Zagotovo bo marsikdo odgovoril "No, iz vtičnice, seveda" ali pa preprosto skomignil z rameni. Medtem je zelo pomembno razumeti, kako tok deluje. To bi morali vedeti ne samo znanstveniki, ampak tudi ljudje, ki niso v nikakršni zvezi s svetom znanosti, zaradi njihovega splošnega vsestranskega razvoja. Toda pravilno uporabljati načelo trenutnega delovanja ni za vsakogar.

Torej, za začetek morate razumeti, da električna energija ne nastane od nikoder: proizvajajo jo posebni generatorji, ki se nahajajo v različnih elektrarnah. Zahvaljujoč delu vrtenja lopatic turbin, para, pridobljena kot posledica segrevanja vode s premogom ali oljem, ustvarja energijo, ki se nato pretvori v električno energijo s pomočjo generatorja. Generator je zelo preprost: v središču naprave je ogromen in zelo močan magnet, ki povzroča premikanje električnih nabojev po bakrenih žicah.

Kako pride elektrika do naših domov?

Ko s pomočjo energije (toplotne ali jedrske) pridobimo določeno količino električnega toka, jo lahko dovajamo ljudem. Takšna oskrba z električno energijo deluje na naslednji način: da bi elektrika uspešno dosegla vsa stanovanja in podjetja, jo je treba "potiskati". In za to morate povečati silo, ki bo to storila. Imenuje se napetost električnega toka. Načelo delovanja je naslednje: tok prehaja skozi transformator, kar poveča njegovo napetost. Nadalje električni tok teče po kablih, nameščenih globoko pod zemljo ali na višini (ker napetost včasih doseže 10.000 voltov, kar je za človeka smrtno nevarno). Ko tok doseže cilj, mora ponovno iti skozi transformator, ki bo zdaj zmanjšal njegovo napetost. Nato gre skozi žice do nameščenih ščitov v stanovanjskih ali drugih zgradbah.

Električna energija, ki se prenaša po žicah, se lahko uporablja zahvaljujoč sistemu vtičnic, ki nanje povezujejo gospodinjske aparate. V stenah so speljane dodatne žice, skozi katere teče električni tok in zahvaljujoč njemu delujejo razsvetljava in vsi aparati v hiši.

Kaj je trenutno delo?

Energija, ki jo električni tok nosi v sebi, se čez čas pretvori v svetlobo ali toploto. Na primer, ko prižgemo svetilko, se električna oblika energije pretvori v svetlobo.

Če govorimo v dostopnem jeziku, je delo toka dejanje, ki ga sama proizvede elektrika. Poleg tega ga je mogoče zelo enostavno izračunati po formuli. Na podlagi zakona o ohranitvi energije lahko sklepamo, da električna energija ni izginila, temveč se je v celoti ali delno spremenila v drugo obliko, pri tem pa oddala določeno količino toplote. Ta toplota je delo toka, ko ta prehaja skozi prevodnik in ga segreje (pride do izmenjave toplote). Takole izgleda formula Joule-Lenz: A \u003d Q \u003d U * I * t (delo je enako količini toplote ali produktu trenutne moči in časa, v katerem je tekla skozi prevodnik).

Kaj pomeni enosmerni tok?

Električni tok je dveh vrst: izmenični in enosmerni. Razlikujeta se po tem, da slednji ne spreminja svoje smeri, ima dve sponi (pozitivni "+" in negativni "-") in vedno začne svoje gibanje od "+". In izmenični tok ima dva priključka - fazo in nič. Zaradi prisotnosti ene faze na koncu vodnika se imenuje tudi enofazni.

Načela naprave enofaznega izmeničnega in enosmernega električnega toka so popolnoma različna: za razliko od enosmernega, izmenični tok spremeni svojo smer (tvori tok tako od faze proti ničli kot od nič proti fazi) in njegovo velikost. . Tako na primer izmenični tok občasno spreminja vrednost svojega naboja. Izkazalo se je, da pri frekvenci 50 Hz (50 nihajev na sekundo) elektroni natanko 100-krat spremenijo smer svojega gibanja.

Kje se uporablja enosmerni tok?

Enosmerni električni tok ima nekaj značilnosti. Ker teče strogo v eno smer, ga je težje preoblikovati. Naslednji elementi se lahko štejejo za vire enosmernega toka:

• baterije (tako alkalne kot kislinske);
• običajne baterije, ki se uporabljajo v majhnih napravah;
• pa tudi različne naprave, kot so pretvorniki.

DC delovanje

Katere so njegove glavne značilnosti? To sta delo in trenutna moč, oba koncepta pa sta med seboj zelo tesno povezana. Moč pomeni hitrost dela na enoto časa (na 1 s). Po Joule-Lenzovem zakonu ugotovimo, da je delo enosmernega električnega toka enako zmnožku jakosti samega toka, napetosti in časa, v katerem je bilo delo električnega polja opravljeno za prenos nabojev vzdolž dirigent.

Tako izgleda formula za iskanje dela toka ob upoštevanju Ohmovega zakona upora v prevodnikih: A \u003d I 2 * R * t (delo je enako kvadratu jakosti toka, pomnoženega z vrednostjo upora prevodnika in še enkrat pomnoženega z vrednostjo časa, v katerem je bilo delo opravljeno).

Električni tok se zdaj uporablja v vsaki zgradbi, vemo trenutne značilnosti v električnem omrežju doma, se morate vedno spomniti, da je življenjsko nevaren.

Električni tok je učinek usmerjenega gibanja električnih nabojev (v plinih - ioni in elektroni, v kovinah - elektroni) pod vplivom električnega polja.

Gibanje pozitivnih nabojev vzdolž polja je enako gibanju negativnih nabojev proti polju.

Običajno se smer električnega naboja vzame kot smer pozitivnega naboja.

• trenutna moč;
• Napetost;
• moč toka;
• tokovni upor.

Trenutna moč.

Moč električnega toka je razmerje med delom, ki ga je opravil tok, in časom, v katerem je bilo to delo opravljeno.

Moč, ki jo električni tok razvije v odseku vezja, je neposredno sorazmerna z velikostjo toka in napetosti v tem odseku. Moč (električna-tri-če-nebo in me-ha-no-če-nebo) iz-me-rya-et-xia v vatih (W).

Trenutna moč ni odvisen od časa pro-the-ka-niya električnega-tri-che-th toka v vezju, ampak definira-de-la-is-sya kot pro-of-ve-de -ne napetost na jakost toka.

Napetost.

Električna napetost je vrednost, ki kaže, koliko dela je opravilo električno polje pri premikanju naboja iz ene točke v drugo. V tem primeru bo napetost v različnih delih vezja drugačna.

Na primer: napetost na odseku prazne žice bo zelo majhna, napetost na odseku s katero koli obremenitvijo pa bo veliko večja, velikost napetosti pa bo odvisna od količine dela, ki ga opravi tok. Izmerite napetost v voltih (1 V). Za določitev napetosti obstaja formula: U \u003d A / q, kjer je

• U - napetost,
• A je delo, ki ga opravi tok, da premakne naboj q na določen odsek vezja.

Moč toka.

jakost toka imenujemo število nabitih delcev, ki tečejo skozi presek prevodnika.

Po definiciji jakost toka premosorazmeren z napetostjo in obratno sorazmeren z uporom.

Moč električnega toka merimo z instrumentom, imenovanim ampermeter. Količina električnega toka (količina prenesenega naboja) se meri v amperih. Za povečanje obsega oznak za enoto spremembe obstajajo predpone množice, kot so mikro-mikroamper (μA), milje - miliamper (mA). Druge predpone se v vsakdanjem življenju ne uporabljajo. Na primer: pravijo in pišejo "deset tisoč amperov", nikoli pa ne rečejo in ne pišejo 10 kiloamperov. Takšne vrednosti se ne uporabljajo v vsakdanjem življenju. Enako lahko rečemo za nanoampere. Običajno pravijo in pišejo 1 × 10-9 amperov.

tokovni upor.

električni upor imenujemo fizikalna količina, ki označuje lastnosti prevodnika, ki preprečujejo prehod električnega toka in je enaka razmerju med napetostjo na koncih prevodnika in močjo toka, ki teče skozi njega.

Upornost za izmenična tokokroga in za izmenična elektromagnetna polja je opisana z impedanco in valovnim uporom. tokovni upor(pogosto označen s črko R ali r) velja za upor toka, v določenih mejah, konstantno vrednost za dani vodnik. Spodaj električni upor razumejo razmerje med napetostjo na koncih vodnika in jakostjo toka, ki teče skozi vodnik.

Pogoji za pojav električnega toka v prevodnem mediju:

1) prisotnost prostih nabitih delcev;

2) če obstaja električno polje (obstaja potencialna razlika med dvema točkama prevodnika).

Vrste vpliva električnega toka na prevodni material.

1) kemična - sprememba kemične sestave prevodnikov (pojavlja se predvsem v elektrolitih);

2) termični - material se segreva, skozi katerega teče tok (ta učinek je odsoten v superprevodnikih);

3) magnetni - pojav magnetnega polja (pojavlja se v vseh prevodnikih).

Glavne značilnosti toka.

1. Jakost toka je označena s črko I - enaka je količini električne energije Q, ki preteče skozi vodnik v času t.

I=Q/t

Moč toka se določi z ampermetrom.

Napetost se določi z voltmetrom.

3. Upornost R prevodnega materiala.

Odpornost je odvisna od:

a) na preseku vodnika S, njegovi dolžini l in materialu (označeno s specifičnim uporom vodnika ρ);

R=pl/S

b) pri temperaturi t°С (ali Т): R = R0 (1 + αt),

• kjer je R0 upornost prevodnika pri 0°С,
• α - temperaturni koeficient upora;

c) za doseganje različnih učinkov lahko prevodnike povežemo tako vzporedno kot zaporedno.

Tabela trenutnih značilnosti.