Меня всегда интересовала тема электрического тока и электронных микросхем. И я никак не мог понять электрический ток. Ну, то есть я не мог понять, что значит вот это выражение «сила тока» или «напряжение». Что вообще значит разность потенциалов, и почему что-то куда-то от этого течёт. Искал разные аналогии, пытался читать чужие объяснения, но лишь недавно накопилось что-то в голове. Решил поделиться. Начну с основного. То, что называют в школе «силой тока» — это вообще не «сила» тока. То, что там происходит — это скорость тока. Потому что определение звучит примерно так: количество заряда, проходящего через сечение проводника в единицу времени. Если перевести на нормальный язык: вот идёт 20 зарядов, переходят некоторую точку в проводе (или в чём-либо ещё). И эту точку они проходят за секунду. Вот и получается «сила тока» — 20 зарядов в секунду. С какого перепуга это сила? Это куда ближе к скорости. И вот есть единица измерения «ампер». И она означает кулон за секунду. То есть какое-то количество зарядов, которое вместе равно одному кулону, проходит через точку проводника за секунду. Этих зарядов в 1 кулоне — туча: 6,24*10^18. Если с нулями написать — 6 240 000 000 000 000 000 зарядов электрона составляют 1 кулон. То есть есть туча электронов, которые и переносят этот заряд. На каждый электрон приходится по одному заряду. И вот как только я осознал, что ампер — это количество зарядов, сразу стали понятны все эти параллельные и перпендикулярные соединения. Течёт себе по проводу 1 кулон зарядов, притёк он такой к развилке параллельного соединения — дальше по одной развилке потекла половина заряда и по другой — тоже половина (если там одинаковые лампочки, например). Потом они после этой развилки вместе слились — и снова бац — один кулон этих частиц с зарядом. Вот и получается, что количество зарядов гуляет по цепи одинаковое количество. И поэтому то, что называют силой тока — это количество зарядов. То есть термин «сила тока» — очень хреновый термин. Количество зарядов за секунду — куда длинней звучит, но при этом куда проще. Дальше переходим к напряжению. И его тоже я понять не мог. Естественно. Мне же его объясняли так же, как и силу тока. То есть хреново. Что такое напряжение? Напряжение — это энергия, которая высвобождается, когда единичный заряд «сползает» от высокого потенциала к низкому. Чтобы у этого заряда был заряд, его туда нужно «затолкать». Работа (или энергия), которая затрачивается на то, чтобы этот заряд туда «загнать» в идеальном мире равна той энергии, которая высвободится. Поэтому её тоже можно назвать напряжением ) То есть вот есть у нас провод длиной 10 метров. Слева избыток заряда, справа — недостаток. Задача — обеспечить равновесие. Напряжение — это энергия, которая высвободится, пока заряды будут бежать от одного конца к другому. По этой причине напряжение можно представить как цикл энергичных пинков под задницу зарядам. 😆 И они такие побежали. А кто не побежит? ) Напряжение измеряется в джоулях на кулон. Или — что то же самое — в вольтах. Иными словами, кулон (количество зарядов) получает пинок в 1 джоуль и бежит из точки А в точку Б. И если он добежал до точки Б, говорят, что между точками А и Б — разница потенциалов была равна 1 вольт. Теперь лучше всего сделать паузу, выпить кофейку или чайку и посмотреть вот это гениальное видео, в котором автор Михаил Майоров очень наглядно показал электрический ток в аналогии с током воды. Очень рекомендую: всего 18 минут, а очень круто показано. Собственно, после просмотра этого видео у меня в голове появилось хоть какое-то соображение, что к чему ) А следующим весомым шагом стала книга «Искусство схемотехники» (The Art of Electronics) авторов П. Хоровиц и У. Хилл (Paul Horowitz, Winfield Hill). Конкретно по данному вопросу нужно читать страницу 9 их шикарной книги ) Очень рекомендую. В сети найти можно, а если ищется с трудом — то она есть вот тут: http://nnm-club.me/forum/viewtopic.php?t=754538 aleksandr-krylov.ru ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Повернём выключатель. Над столом загорается электрическая лампочка. Второй поворот выключателя — и лампочка гаснет. Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, почему это происходит? Многие, вероятно, скажут, что тут и думать-то нечего. Почти каждый видел разобранный выключатель и знает, Так, часто говорят: «включить ток», «выключить ток». Но что это значит? Мы знаем, что электрический ток в металле — это упорядоченное движение свободных электронов. Но свободные электроны в нити лампы имеются и тогда, когда электрическая цепь разорвана, когда лампочка «выключена». Ведь свободные электроны имеются в любом куске металла. Значит, отсутствие тока в лампочке при таком положении выключателя, как это изображено на рисунке 13, вызвано не тем, что в её нити нет электронов, а тем, что движение электронов здесь неупорядоченное, хаотическое. А не упорядочено движение потому, что в нити лампочки нет электрического поля. Когда мы вкручиваем лампочку в патрон при разомкнутом выключателе, то при этом один конец нити лампочки соединяется с одним из проводов, протянутых в нашу квартиру от электростанции, а второй конец нити присоединяется к проводу, идущему к выключателю, где цепь разорвана (рис. 13). В течение очень малого времени, значительно меньшего, чем секунда, через нить идёт «мгновенный» электрический ток, но затем электрическое поле заряда, накопляющегося на конце провода в месте обрыва цепи, уравновешивает внешнее поле (поле, созданное генератором). Электрическое поле в лампе и в подводящих к ней проводах исчезает, а поэтому исчезает и ток. Значит, в «выключенной» лампочке нет тока потому, что в нити её нет электрического поля. Как только мы поворачиваем выключатель, заряд с места, где прежде был обрыв цепи, уходит по второму проводу в генератор, стоящий на электростанции. В лампочке и в подводящих к ней проводах появляется электрическое поле, которое приводит электроны в упорядоченное движение. Так возникает электрический ток. Таким образом, поворачивая выключатель, мы «включаем», по сути дела, не ток, а поле. Итак, причиной создания и поддержания электрического тока служит электрическое поле. Ясно, что величина тока, или, как обычно говорят, сила тока, должна зависеть от величины поля. Чтобы понять, как зависит ток от поля, надо уметь характеризовать ток и поле количественно. Сила тока—это одно из многих неудачных названий в учении об электричестве, данных ещё тогда, когда ясного понимания того, что такое ток, не было. Это вовсе не с и л а в обычном понимании этого слова, а количество электричества, протекающее через поперечное сечение провода за одну секунду. Её можно было бы выражать просто числом электронов, пролетающих через сечение проводника в секунду. Но заряд электрона — слишком малая величина для измерения токов, применяемых в технике. Например, через сечение нити лампочки карманного фонаря проходит в секунду около 2 ООО ООО ООО ООО ООО ООО электронов. В качестве единицы электрического заряда принят заряд, которым обладают 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Этот заряд называется кулоном. За единицу силы тока принят такой ток, при котором за секунду через сечение проводника проходит заряд в один кулон. Эта единица силы тока называется ампером, а приборы для измерения силы тока — амперметрами. Чтобы найти количественную зависимость тока от поля, надо уметь измерять не только силу тока, но и величину поля. Поле правильнее всего было бы характеризовать силой, действующей на какой-нибудь определённый электрический заряд, например на один электрон или на один кулон. Ведь именно существование этих сил и характерно для поля. Но, не говоря уже о трудности измерения сил внутри провода, это неудобно ещё и по другой причине. Ведь в разных точках проводника поле может быть неодинаковым. Значит, чтобы знать, каково поле в проводнике, надо было бы измерить силы в разных точках его, то-есть для каждого куска провода проводить множество труднейших измерений. Поэтому величину поля в проводнике принято характеризовать не силой, которая действует в нём на электрические заряды, а той работой, которую эта сила совершает, перемещая один кулон электричества от одного конца проводника до другого. Эта работа поля при перемещении им единичного заряда по проводнику называется напряжением, или разностью потенциалов поля на концах проводника. Единицу напряжения называют вольтом, а приборы, измеряющие напряжение, — вольтметрами. О силе тока и о напряжении слышал каждый, кто имеет дело с электрическими приборами. Теперь должно быть ясно, почему электрический ток характеризуют не одной, а двумя величинами. Только одна из них — сила тока — относится непосредственно к току, напряжением же измеряется величина электрического поля, создающего ток. Ток создаётся полем. Значит, сила тока в проводнике зависит от напряжения поля на концах его. На рисунке 12 мы видим амперметр и вольтметр, включённые в цепь электрической дуги. Амперметр включён непосредственно в цепь: ток, идущий через дугу, проходит и через амперметр. Мы видим, что он равен пяти амперам. Вольтметр присоединён к зажимам дуги. Он показывает, что напряжение поля между углями в электрической дуге 55 вольт. Амперметр всегда включается непосредственно в цепь. При этом ток, идущий в цепи, идёт и через амперметр и измеряется им. Вольтметр не включается в цепь. Его присоединяют к концам какого-либо участка цепи, чтобы измерить напряжение поля между ними. Требования к качеству, области применения и правилам эксплуатации электрооборудования, предъявляемые современными отечественными и мировыми стандартами и техническими регламентами, определяют необходимость регулярного обслуживания... Мы живём в замечательное время, которое навсегда войдёт в историю неразрывно связанным с именем Иосифа Виссарионовича Сталина. Под руководством коммунистической партии и её вождя товарища Сталина советские люди построили социализм … Кроме токов, текущих всё время: в одном направлении, в технике широко применяются также так называемые переменные токи. Направление переменного тока в цепи изменяется обычно много раз за секунду. Рассмотрим здесь … msd.com.ua не ток, а поле. Итак, причиной создания и поддержания электрического тока служит электрическое поле. Ясно, что величина тока, или, как обычно говорят, сила тока, должна зависеть от величины поля. Чтобы понять, как зависит ток от поля, надо уметь характеризовать ток и поле количественно. Сила тока—это одно из многих неудачных названий в учении об электричестве, данных ещё тогда, когда ясного понимания того, что такое ток, не было. Это вовсе не с и л а в обычном понимании этого слова, а количество электричества, протекающее через поперечное сечение провода за одну секунду. Её можно было бы выражать просто числом электронов, пролетающих через сечение проводника в секунду. Но заряд электрона — слишком малая величина для измерения токов, применяемых в технике. Например, через сечение нити лампочки карманного фонаря проходит в секунду около 2 000 000 000 000 000 000 электронов. В качестве единицы электрического заряда принят заряд, которым обладают 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Этот заряд называется кулоном. За единицу силы тока принят такой ток, при котором за секунду через сечение проводника проходит заряд в один кулон. Эта единица силы тока называется ампером, а приборы для измерения силы тока — амперметрами. Чтобы найти количественную зависимость тока от поля, надо уметь измерять не только силу тока, но и величину поля. Поле правильнее всего было бы характеризовать силой, действующей на какой-нибудь определённый электрический заряд, например на один электрон или на один кулон. Ведь именно существование этих сил и характерно для поля. Но, не говоря уже о трудности измерения сил внутри провода, это неудобно ещё и по другой причине. Ведь в разных точках проводника поле может быть неодинаковым. Значит, чтобы знать, каково поле в проводнике, надо было бы измерить силы в разных точках его, то-есть для каждого куска провода проводить множество труднейших измерений. Поэтому величину поля в проводнике принято характеризовать не силой, которая действует в нём на электрические заряды, а той работой, которую эта сила совершает, перемещая один кулон электричества от одного конца проводника до другого. Эта работа поля при перемещении им единичного заряда по проводнику называется напряжением, или разностью потенциалов поля на концах проводника. Единицу напряжения называют вольтом, а приборы, измеряющие напряжение, — вольтметрами. О силе тока и о напряжении слышал каждый, кто имеет дело с электрическими приборами. Теперь должно быть ясно, почему электрический ток характеризуют не одной, а двумя величинами. Только одна из них — сила тока — относится непосредственно к току, напряжением же измеряется величина электрического поля, создающего ток. Ток создаётся полем. Значит, сила тока в проводнике зависит от www.hep.by Повернём выключатель. Над столом загорается электрическая лампочка. Второй поворот выключателя — и лампочка гаснет. Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, почему это происходит? Многие, вероятно, скажут, что тут и думать-то нечего. Почти каждый видел разобранный выключатель и знает, Рис. 14. Цепь замкнута; через лампочку идёт ток. Рис. 13. При таком положении выключателя электрическая цепь разорвана. что при одном его положении цепь разорвана (рис. 13), а при другом — замкнута (рис. 14). Когда цепь разорвана, через лампочку ток не идёт. Поворачивая выключатель, мы замыкаем цепь, включаем ток, и лампа вспыхивает. Так, часто говорят: «включить ток», «выключить ток». Но что это значит? Мы знаем, что электрический ток в металле — это упорядоченное движение свободных электронов. Но свободные электроны в нити лампы имеются и тогда, когда электрическая цепь разорвана, когда лампочка «выключена». Ведь свободные электроны имеются в любом куске металла. Значит, отсутствие тока в лампочке при таком положении выключателя, как это изображено на рисунке 13, вызвано не тем, что в её нити нет электронов, а тем, что движение электронов здесь неупорядоченное, хаотическое. А не упорядочено движение потому, что в нити лампочки нет электрического поля. Когда мы вкручиваем лампочку в патрон при разомкнутом выключателе, то при этом один конец нити лампочки соединяется с одним из проводов, протянутых в нашу квартиру от электростанции, а второй конец нити присоединяется к проводу, идущему к выключателю, где цепь разорвана (рис. 13). В течение очень малого времени, значительно меньшего, чем секунда, через нить идёт «мгновенный» электрический ток, но затем электрическое поле заряда, накопляющегося на конце провода в месте обрыва цепи, уравновешивает внешнее поле (поле, созданное генератором). Электрическое поле в лампе и в подводящих к ней проводах исчезает, а поэтому исчезает и ток. Значит, в «выключенной» лампочке нет тока потому, что в нити её нет электрического поля. Как только мы поворачиваем выключатель, заряд с места, где прежде был обрыв цепи, уходит по второму проводу в генератор, стоящий на электростанции. В лампочке и в подводящих к ней проводах появляется электрическое поле, которое приводит электроны в упорядоченное движение. Так возникает электрический ток. Таким образом, поворачивая выключатель, мы «включаем», по сути дела, www.hep.by С детского сада нас учат: в электрической розетке ток высокого напряжения и, засунув туда палец или что-нибудь железное, мы рискуем навсегда покинуть этот мир. Поэтому у современного человека вырабатывается стойкое убеждение о том, что чем выше напряжение электрического тока, тем более он опасен для человека. С одной стороны, это верно, а с другой — нет, потому что необходимо учитывать не только напряжение, но и силу тока. Электрический ток, текущий в любых проводниках или средах, характеризуется двумя основными характеристиками: напряжением (разностью потенциалов) и силой тока. Необходимо заметить, что у тока гораздо больше параметров, но именно его сила и напряжение имеют важное практическое значение, так что чаще всего говорят именно о них. Напряжение тока — это разность электрических потенциалов, заставляющая электроны двигаться по проводнику. Вообще, определение понятия «напряжение» гораздо сложнее, но в общем случае напряжение показывает, какую по величине работу может совершить электрическое поле при переносе электрического заряда. Эта единица названа в честь итальянского ученого Алессандро Вольта, фактически заложившего на рубеже XVIII-XIX веков основу науки об электричестве. Эти две величины — сила тока и напряжение — взаимосвязаны, и в любом источнике тока или проводнике есть и ток, и напряжение. Тесную связь между ними в начале XIX века установил немецкий физик Георг Ом — сейчас она известна нам как закон Ома. Закон гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Именно из-за закона Ома и нельзя говорить о том, что при повышении напряжения электрический ток становится более опасным для человека. Да, часто это именно так и бывает, но далеко не всегда — мы сталкиваемся со случаями, когда даже напряжение в 10 000 вольт не наносит никакого вреда, о чем будет сказано дальше. Интересно, что в розетке, к которой ничего не подключено, никакого тока нет — есть только напряжение. Это естественно вытекает из закона Ома — пока два проводника не соединены, между ними бесконечно большое сопротивление, а значит, бесконечно малый ток. Но ток потечет сразу же, как проводники соединятся друг с другом или через электрический прибор. И чем меньше сопротивление, тем больше будет ток, а напряжение будет оставаться неизменным. Сопротивление человеческого тела может меняться от 200-300 до 15 000-20 000 и более ом (все зависит от влажности, температуры окружающей среды, даже от эмоционального состояния), поэтому при контакте с током напряжением 220 вольт через разные части тела может пробегать ток силой от тысячных до десятых долей ампера. Установлено, что человек начинает чувствовать воздействие тока силой от 0,001 ампер, токи в 0,01-0,05 ампер уже являются опасными, а ток выше 0,05 ампер может привести к смерти. Что касается напряжений, то опасность представляют величины от 40 вольт. Однако при некоторых условиях и 10-15 вольт могут стать смертельными, поэтому, например, в лабораториях или учебных классах используют ток напряжением 12 вольт. Как говорилось выше, иногда высокие напряжения оказываются совершенно безопасными для человека. Нетрудно догадаться, что это может случиться при очень малых токах и больших сопротивлениях. Например, известные всем пьезокристаллы (применяющиеся в зажигалках или в устройствах поджига в газовых плитах) могут создавать напряжение в десятки тысяч вольт, однако их действие на человека сводится лишь к кратковременному уколу. Все дело в том, что через искру при высоком напряжении протекает ток в миллионные доли ампера, а связано это с кратковременностью процесса — искра «живет» считанные доли секунды. Подводя итог, можно сказать, что не всегда корректно говорить о том, что при повышении напряжения ток становится более опасным для человека. В некоторых условиях опасным может стать напряжение 10-15 вольт; и, напротив, токи напряжением 10 000 вольт могут не наносить абсолютно никакого вреда, потому что всегда необходимо учитывать не только напряжение, но и силу электрического тока. zablugdeniyam-net.ruЧто такое сила тока и напряжение. Сила тока и напряжение
Что такое сила тока и напряжение — Александр Крылов
СИЛА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЕ
Сила тока и напряжение
Сила тока и напряжение
Чем больше напряжение электрического тока, тем он опаснее для человека
Сила тока — это количество заряда (или пропорциональное количество электронов), прошедшее через поперечное сечение проводника за определенное время. Как известно, сила тока измеряется в амперах — эта единица измерения названа в честь французского ученого Андре-Мари Ампера, изучавшего электрические явления в начале XIX века.
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: