Електрически ток, напрежение и съпротивление

В предишен пост научихте, че веществата се разделят на проводници и изолатори и че проводниците съдържат хлабави заредени частици. Ще говорим главно за метали, така че тук ще говоря за електрони, въпреки че повечето закони, които се отнасят до електроните, важат и за други свободни заредени частици (катиони и аниони).

училище

Докато проводникът (металната жица) е извън електрическото поле, електроните в него се движат в произволни посоки поради топлинната енергия - те приемат т.нар. топлинно движение. Когато свържем жица към източник на електрическа енергия (т.е. ще имаме постоянен положителен заряд в единия край и постоянен отрицателен в другия край), всички електрони ще се движат в една посока поради електрическото поле - имаме създаден затворена електрическа верига, през който тече електрически ток.

Термично движение в несвързан проводник Посочено движение в свързания проводник

Електрическият ток обаче е и физическа величина с маркировка I и ампер единица (A ). В допълнение към ампера, ние използваме и единици килоампер (kA) а милиампер (mA). Напречно сечение на проводника преминава ток 1А, ако през една секунда през него преминат свободни частици с общ заряд 1С .
Измерваме тока с амперметър . Тъй като тя е определена върху напречното сечение (т.е. всъщност на определено място) на проводника, ние също трябва да го измерим върху напречното сечение на проводника с амперметър и следователно свързваме амперметъра директно към веригата, т.нар серийно (на ред), както е показано на снимката горе вдясно.

Електрическият ток има различни ефекти. В твърдите проводници той ги кара да се нагряват и създава магнитно поле около тях, в течностите променя техния състав (предизвиква химически реакции), а в газовете предизвиква светлинни и звукови ефекти.

За да може електрическият ток да тече непрекъснато, той трябва да бъде свързан към захранване (електрически източник), който поддържа електрическо поле в него. Електрическият източник преобразува някаква неелектрическа сила в електрическа сила. Според неелектрическата енергия, която източникът преобразува, ние ги разделяме на: химически (галванични клетки и акумулатори - класически "фенерчета"), светещ (фотоклетки), термична-термоелектрически (термодвойки), механични (генерира електрическа сила чрез триене, като генератор на Ван дер Грааф) a електродинамичен (преобразувайте механичната сила в електрическа чрез магнитна сила, като динамо или алтернатор).

Постоянен и променлив ток

Познаваме два вида електрически ток: постоянен и променлив. Каква е разликата между тях? В постоянен ток електроните все още текат в една посока и същият полюс е все още положителен и същият полюс е отрицателен при източника. Те го правят химически източници (класически "фенерчета") променлив ток обаче полюсите на източника се обменят (този, който е бил положителен, ще бъде отрицателен и обратно) и по този начин електроните текат веднъж на една страна и веднъж на другата. Те го правят електродинамични източници (динамо, алтернатор).

В случай на променлив ток, ние определяме количеството, което се нарича честота и неговата единица е херц (Hz). Честотата изразява колко пъти в секунда се обменят полюсите на източника. Честотата в контактите в Европа (а следователно и в Словакия) е 50Hz.

Променливият ток е в много отношения по-изгоден от постоянния ток: той може лесно да променя стойностите на напрежението и тока с минимални загуби, докато предаването му на дълги разстояния е много по-малки загуби, отколкото при постоянния ток. Следователно електроцентралите произвеждат променлив ток, който също се транспортира до домакинствата. Ако дадено устройство изисква постоянен ток (като компютър), за да работи, то съдържа компонент, който преобразува променлив ток от електрически контакт в постоянен. Променливият ток обаче е по-сложен предмет от постоянния, така че не се преподава много за него в началното училище.

Електрическо напрежение (U) е физическа величина с единицата волта (IN). Тя е равна на работата, извършена от електрическите сили на източника при преместване на заряда 1С между две места на веригата. Така те всъщност изразяват един вид „сила“ или „усилие“, които източникът трябва да похарчи, за да прехвърли заряда.

Измерваме напрежението волтметър. Тъй като той се определя (за разлика от тока) не на определено място (напречно сечение) на проводника, а между две места на проводника, трябва да го измерим между две места с волтметър. Следователно ние свързваме волтметъра към така наречената верига. паралелно (един до друг), както е на снимката горе вдясно.

Извиква се напрежението на ненатоварен източник електромоторно напрежение на източника (Ue). Ако свържем уреда към захранването, напрежението ще падне. За някои източници тя намалява само леко (такива източници се наричат твърд, например електрически контакт) и за някои по-изразени (такива източници се наричат мека, например класическо фенерче, особено почти разредено). В контактите в Европа (а следователно и в Словакия) има електромоторно напрежение 220 - 240 V.