Ако средата съдържа свободни носители заряд (напр. електрони в метал), те не в покой, а се движатотично. Възможно е обаче електроните се движат организирано в определена посока. Товасочено движение зареденистици серича електрически ток.
Съдържание
Как се създава електрически ток
Ако вземем два проводника и единият от тях е отрицателно зареден (добавяме електрони към него), а другият е положително зареден (отнемаме електрони от него), ще възникне електрическо поле. Ако свържете двата електрода с проводник, полето щекара електроните се движат в посока, обратна посоката векторапрегнатостта електрическото поле, в съответствие с посоката вектора електрическата сила. Отрицателно зареденитестици ще се движат от електрода, където в излишък, към електрода, където в недостиг.
Не е необходимо вторият електрод се зарежда положително, за се осъществява движение електрони. Основното е, че отрицателният заряд първия електрод трябва е по-голям. Възможно е дори двата проводника се заредят отрицателно, но единият от тях трябва има по-голям заряд от другия. В този случай сезва, че потенциалнатазлика предизвиква електрически ток.
Подобно аналогията с водата - ако свържете два съда, пълни с вода,злични нива, ще се получи поток от вода. Главата му ще зависи отзликата в нивата.
Интересно е, чеотичното движение електроните под действието електрическото полето цяло се запазва, но общият вектор движениесата носителите заряд ставасочен. Докато "хаотичният" компонент движението има скорост от няколко десетки или дори стотици километри в секунда,соченият компонент има скорост от няколко милиметра в минута. Но ударът (когато електроните по дължината проводника се движат) сезпространява със скоростта светлината,ка че за електрическия ток сезва, че се движи със скорост 3*108 m/sec.
При горния експеримент токът в проводника ще съществува за кратко време, докато отрицателно зареденият проводник не изчерпи излишните електрони и не уравновеси броя електроните двата полюса. Това време е кратко -лкаст от секундата.
Преминаването обратно към първоначално отрицателно заредения електрод и създаването излишен заряд носителите се предотвратява от същото електрическо поле, което е преместило електроните от минус към плюс. Следователно трябва има външна сила, която действа срещу електрическото поле и е по-силна от него. По аналогия с водата трябва има помпа, която изпомпва водата обратно до горното ниво, за се създаде непрекъснат поток от вода.
Посока тока
Посоката тока се приема от плюс към минус, т.е. посоката положително зареденитестици е противоположнази електроните. Това се дължикта, че феноменът електрическия ток е открит много по-рано, отколкото е обяснена неговата природа, и се е смятало, че токът тече взи посока. По това време вечетрупани много статии и друга литература по темата и се появили понятия, дефиниции и закони. За избегнемзглеждането огромното количество вече публикуванитериали, просто взехме посоката тока срещу потока от електрони.
Ако един ток тече постоянно в една и съща посока (дори ако силата му се променя), той серича постоянен ток. Ако посоката му се променя, той серича променлив ток. В практиката посоката се променя по закон,пример синусоидален закон. Ако посоката протичане тока остава непроменена, но токът периодично спада до нула и се повишава доксималната си стойност, става дума за импулсен ток (сзлична форма).
Предпоставки за поддържане електрически ток във верига
По-горе бяха изведени трите условия за съществуването електрически ток в затворена верига. Те трябва бъдатзгледани подробно.
Безплатни превозвачи
Първото необходимо условие за съществуването електрически ток еличието свободни носители заряд. Зарядите не съществуват отделно от техните носители,ка че трябвазгледаместици, които могат носят заряд.
В металите и други вещества с подобен тип проводимост (графит и др.) това свободни електрони. Те взаимодействат слабо с ядрото и могатпускат атома и се движат сравнително свободно вмките проводника.
Същока свободните електрони служатто носители заряд в полупроводниците, но в някои случаи говорим за проводимост "дупки" в този клас твърди тела (зазлика от "електрони"). Това понятие е необходимомо за описване физични процеси; в действителност токът в полупроводниците е все същото движение електрони.териалите, в които електроните не могатпускат атома, диелектрици. В тях не се генерира ток.
В течностите положителните и отрицателните йони носят заряд. Това означава течности, които електролити.пример вода, в която езтворена сол. Водатама по себе си е електрически неутрална, но когато попадне в нея, твърдите и течните вещества сезтварят и дисоциират (разпадат се), образувайки положителни и отрицателни йони. И взтопените метали (например живак) същите електрони носители заряда.
Газовете по принцип диелектрици. В тях няма свободни електрони -зовете се състоят от неутрални атоми и молекули. Но акозът е йонизиран, четвъртото агрегатно състояниетерията серича плазма. В него може протича и електрически ток, който се получава отсоченото движение електрони и йони.
Токът може тече и въвкуум (на този принцип се основаватпример електроннитемпи). За това необходими електрони или йони.
Електрическо поле
Въпрекиличието свободни носители заряд, повечето среди електрически неутрални. Това ека, защото отрицателните (електрони) и положителните (протони)стицивномернозположени и полетата им се неутрализират взаимно. За възникне поле, зарядите трябва се концентрират в една област. Ако електроните се концентрират в областта един (отрицателен) електрод, противоположния (положителен) електрод те ще липсват и ще възникне поле, създаващо сила, която действа носителите заряд и ги принуждава се движат.
Трета сила за прехвърлянексите
И третото условие - трябва има сила, която прехвърля зарядите в посока, обратна посоката електростатичното поле, в противен случай зарядите в затворената система бързо ще се уравновесят.зи външна сила серича електродвижеща сила. Произходът му може езличен.
Електрохимиченрактер
В този случай ЕМП е резултат от електрохимични реакции. Реакциите могат бъдат необратими. Добре познатататерия е пример залванична клетка. Когато реагентите се изчерпят, ЕМП се свежда до нула итерията се "изключва".
В други случаи реакциите могат бъдат обратими.пример в еднатерия ЕМП също възниква в резултат електрохимични реакции. Но когато те приключат, процесът може бъде възобновен - под въздействието външен електрически ток реакциите ще се обърнат итерията ще бъде готова отново отдава ток.
Фотоволтаични в природата
В този случай ЕМП се причинява от влиянието видимата, ултравиолетовата или инфрачервенатадиация върху процесите в полупроводниковите структури.кива сили се проявяват във фотоволтаичните клетки ("соларни клетки"). Светлината предизвиква протичане електрически ток във външна верига.
Термоелектрическирактер
Ако вземете двазнородни проводника, запоите ги заедно игреете съединението, във веригата ще възникне ЕМП поради температурнатазлика между горещото съединение (съединението проводниците) и студеното съединение - противоположните краища проводниците. По тозичин можете немо генерирате ток, но и измерване температурата чрез измерване възникващото ЕМП.
Пиезоелектриченрактер
Възниква, когато определени твърди тела се притискат или деформират. Електрическата запалкаботи този принцип.
Електромагнитенрактер
Най-разпространениятчин за производство електроенергия в промишлеността е с генератор за постоянен или променлив ток. Вшината за постоянен ток арматура под форматамка се върти вгнитно поле,то пресича силовите му линии. При това се създава ЕМП, която зависи от скоростта ротора игнитния поток. В практиката се използва арматура, състояща се от голям броймотки, които образуват множество последователно свързанимки. Получените ЕМП се сумират.
В алтернатор използва се същият принцип, ногнит (електрически или постоянен) се върти в неподвижнамка. Същите процеси водят и до ЕМП в статора. ЕМПкоято има синусоидална форма. Генерирането променлив ток почти винаги се използва в промишлеността - по-лесно е се преобразува за транспортни и практически цели.
Интересно свойство алтернатора е, че той е реверсивен. Ако към клемите алтернатора се подадепрежение от външен източник, неговият ротор ще започне се върти. Това означава, че в зависимост от схемата свързване една електрическашина може бъде или генератор, или електродвигател.
Товамо основните понятия за явлението електрически ток. В действителност процесите, свързани ссоченото движение електроните, много по-сложни.збирането им ще изисква по-задълбочено изучаване електродинамиката.
Свързани статии:
