Как называется упорядоченное движение заряженных частиц
Электрический ток
Полезное
Смотреть что такое «Электрический ток» в других словарях:
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — упорядоченное (направленное) движение электрически заряж. ч ц или заряж. макроскопич. тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряж. ч ц; если ток создаётся отрицательно заряж. ч цами (напр., эл нами), то направление… … Физическая энциклопедия
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — ток постоянный, ток электрический … Большая политехническая энциклопедия
электрический ток — (величина); полный ток; сила тока Скалярная величина, равная сумме токов проводимости, переноса и смещения сквозь рассматриваемую поверхность. электрический ток (явление) Явление движения заряженных частиц и явление изменения электрического поля… … Политехнический терминологический толковый словарь
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — (обозначение I), движение ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ, обычно поток ЭЛЕКТРОНОВ по ПРОВОДНИКУ или ионов по ЭЛЕКТРОЛИТУ либо в газовой среде. Условлено считать, что ток движется от положительного конца цепи (АНОДА) к отрицательному (КАТОДУ), хотя на… … Научно-технический энциклопедический словарь
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. Характеризуется направлением и силой тока. Условно за направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов … Современная энциклопедия
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. Условно за направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов … Большой Энциклопедический словарь
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — движение электричества от положительного полюса гальваническ. элемента или батареи к отрицательному по сомкнутому проводнику (см. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО). Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907 … Словарь иностранных слов русского языка
электрический ток — Явление направленного движения носителей электрических зарядов и (или) явление изменения электрического поля во времени, сопровождаемые магнитным полем. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики электротехника, основные понятия EN currentcurrent flowdynamic… … Справочник технического переводчика
электрический ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. Условно за направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов. * * * ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, направленное… … Энциклопедический словарь
Электрический ток — Запрос «Ток» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Электрический ток упорядоченное некомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в… … Википедия
Упорядоченное движение заряженных частиц: понятие и характеристики
Огромное множество физических явлений как микроскопического, так и макроскопического характера имеют электромагнитную природу. К ним относятся силы трения и упругости, все химические процессы, электричество, магнетизм, оптика.
Одно из таких проявлений электромагнитного взаимодействия – упорядоченное движение заряженных частиц. Оно представляет собой совершенно необходимый элемент практически всех современных технологий, находящих применение в самых различных областях – от организации нашего быта до космических полетов.
Общее понятие о феномене
Упорядоченное движение заряженных частиц называют электрическим током. Такое перемещение зарядов может осуществляться в разных средах посредством тех или иных частиц, иногда – квазичастиц.
Вам будет интересно: Прогнозирование спроса: понятие, виды и функции
При движении какого-либо тела, в целом электрически нейтрального, частицы в составе его атомов и молекул, конечно, движутся направленно, но, поскольку разноименные заряды в нейтральном объекте компенсируют друг друга, никакого переноса заряда нет, и говорить о токе в этом случае также не имеет смысла.
Как возникает ток
Рассмотрим простейший вариант возбуждения постоянного тока. Если к среде, где в общем случае присутствуют носители зарядов, приложить электрическое поле, в ней начнется упорядоченное движение заряженных частиц. Явление называется дрейфом зарядов.
Вкратце его можно описать следующим образом. В различных точках поля возникает разность потенциалов (напряжение), то есть энергия взаимодействия электрических зарядов, расположенных в этих точках, с полем, отнесенная к величине этих зарядов, будет различной. Поскольку всякая физическая система, как известно, стремится к минимуму потенциальной энергии, отвечающему равновесному состоянию, заряженные частицы начнут движение, направленное к выравниванию потенциалов. Иначе говоря, поле совершает некоторую работу по перемещению этих частиц.
Вам будет интересно: Организационная система: определение, основные функции, методы управления, задачи и процессы развития
Когда потенциалы выравниваются, обращается в нуль напряженность электрического поля – оно исчезает. Вместе с тем прекращается и упорядоченное движение заряженных частиц – ток. Для того чтобы получить стационарное, то есть не зависящее от времени, поле, необходимо использовать источник тока, в котором, благодаря выделению энергии в тех или иных процессах (например, химических), заряды непрерывно разделяются и поступают на полюса, поддерживая существование электрического поля.
Ток можно получать различными способами. Так, изменение магнитного поля воздействует на заряды во внесенном в него проводящем контуре и вызывает их направленное движение. Такой ток называется индукционным.
Количественные характеристики тока
Направление тока и направление дрейфа
Вам будет интересно: Решетнев Михаил Федорович: биография, личная жизнь, разработка космических систем и награды
В электрическом поле объекты, переносящие заряд, под действием кулоновских сил будут совершать к противоположному по знаку заряда полюсу источника тока упорядоченное движение. Частицы, заряженные положительно, дрейфуют в сторону отрицательного полюса («минуса») и, наоборот, свободные отрицательные заряды притягиваются к «плюсу» источника. Частицы могут перемещаться и в двух противоположных направлениях сразу, если в проводящей среде присутствуют носители зарядов обоих знаков.
По историческим причинам принято считать, что ток направлен так, как движутся положительные заряды – от «плюса» к «минусу». Чтобы избежать путаницы, следует помнить, что хотя в наиболее знакомом всем нам случае тока в металлических проводниках реальное перемещение частиц – электронов – происходит, конечно, в обратном направлении, указанное условное правило действует всегда.
Распространение тока и дрейфовая скорость
Частицы же совершают свое упорядоченное движение очень медленно (10-4–10-3 м/с). Дрейфовая скорость зависит от напряженности, с которой действует на них приложенное электрическое поле, но во всех случаях она на несколько порядков уступает скорости теплового беспорядочного движения частиц (105–106 м/с). Важно понимать, что под действием поля начинается одновременный дрейф всех свободных зарядов, поэтому ток возникает сразу во всем проводнике.
Виды тока
В первую очередь токи различают по поведению носителей заряда во времени.
Помимо этой важнейшей классификации, различия между токами можно проводить и по такому критерию, как характер движения носителей заряда по отношению к среде, в которой ток распространяется.
Токи проводимости
Наиболее известный пример тока – это упорядоченное, направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля внутри какого-либо тела (среды). Оно именуется током проводимости.
В твердых телах (металлы, графит, многие сложные материалы) и некоторых жидкостях (ртуть и другие расплавы металлов) электроны являются подвижными заряженными частицами. Упорядоченное движение в проводнике – это их дрейф относительно атомов или молекул вещества. Проводимость такого рода называют электронной. В полупроводниках перенос зарядов также происходит за счет движения электронов, но по ряду причин удобно пользоваться для описания тока понятием дырки – положительной квазичастицы, представляющей собой перемещающуюся электронную вакансию.
В электролитических растворах прохождение тока осуществляется за счет движущихся к разным полюсам – аноду и катоду – отрицательных и положительных ионов, входящих в состав раствора.
Токи переноса
Газ – в обычных условиях диэлектрик – также может стать проводником, если подвергнуть его достаточно сильной ионизации. Газовая электропроводность носит смешанный характер. Ионизированный газ уже представляет собой плазму, в которой перемещаются и электроны, и ионы, то есть все заряженные частицы. Упорядоченное движение их формирует плазменный канал и называется газовым разрядом.
Направленное перемещение зарядов может происходить не только внутри среды. Допустим, в вакууме движется пучок электронов или ионов, испускаемых с положительного или отрицательного электрода. Это явление носит название электронной эмиссии и широко используется, к примеру, в вакуумных приборах. Безусловно, такое движение представляет собой ток.
Еще один случай – перемещение электрически заряженного макроскопического тела. Это – тоже ток, поскольку подобная ситуация удовлетворяет условию направленного переноса зарядов.
Все приведенные примеры необходимо рассматривать как упорядоченное движение заряженных частиц. Называется такой ток конвекционным или током переноса. Его свойства, например, магнитные, совершенно аналогичны таковым у токов проводимости.
Ток смещения
Существует явление, не имеющее отношения к переносу зарядов и возникающее там, где наличествует изменяющееся во времени электрическое поле, которое обладает свойством, присущим «настоящим» токам проводимости или переноса: оно возбуждает переменное магнитное поле. Это происходит, например, в цепях переменного тока между обкладок конденсаторов. Явление сопровождается передачей энергии и называется током смещения.
По сути, данная величина показывает, как быстро изменяется индукция электрического поля на некоторой поверхности, перпендикулярной к направлению ее вектора. Понятие электрической индукции включает в себя векторы напряженности поля и поляризации. В вакууме учитывается только напряженность. Что же касается электромагнитных процессов в веществе, то поляризация молекул или атомов, в которых при воздействии поля имеет место движение связанных (не свободных!) зарядов, вносит некоторый вклад в ток смещения в диэлектрике или проводнике.
Название возникло в XIX веке и носит условный характер, так как действительный электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц. Ток смещения с дрейфом зарядов никак не связан. Поэтому он, строго говоря, током не является.
Проявления (действия) тока
Упорядоченное движение заряженных частиц всегда сопровождается теми или иными физическими явлениями, по которым, собственно, и можно судить о том, протекает данный процесс или нет. Можно разделить такие явления (действия тока) на три основных группы:
За исключением случаев, когда упорядоченное движение заряженных частиц является предметом научных исследований, оно интересует человека в своих макроскопических проявлениях. Важен для нас не ток сам по себе, а перечисленные выше явления, которое он вызывает, благодаря превращениям электрической энергии в другие виды.
Все действия тока играют двоякую роль в нашей жизни. В одних случаях от них необходимо защищать людей и технику, в других – получение того или иного эффекта, вызываемого направленным переносом электрических зарядов, является прямым назначением самых разнообразных технических устройств.
§ 2.1. Что такое электрический ток?
Неподвижные электрические заряды редко используются на практике. Для того чтобы заставить электрические заряды служить нам, их нужно привести в движение — создать электрический ток. Электрический ток освещает квартиры, приводит в движение станки, создает радиоволны, циркулирует во всех электронно-вычислительных машинах.
Мы начнем с наиболее простого случая движения заряженных частиц — рассмотрим постоянный электрический ток.
Дадим строгое определение тому, что называют электрическим током. Выясним, какие действия вызывает электрический ток.
Упорядоченное движение заряженных частиц
В предыдущей главе мы рассматривали разнообразные явления, связанные с электрически заряженными телами, находящимися в равновесии (в покое). Однако наибольший практический интерес имеет движение заряженных частиц.
Упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц называют электрическим током.
Электрический ток существует лишь тогда, когда происходит перенос электрических зарядов с одного места в другое. Если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в куске металла, то переноса заряда не происходит (рис. 2.1). Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника в определенную сторону лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в упорядоченном движении заряженных частиц (рис. 2.2). В этом случае говорят, что в проводнике устанавливается электрический ток.
Электрический ток возникает не только при упорядоченном движении свободных электронов в металле, но и при упорядоченном движении положительных и отрицательных ионов в водных растворах и расплавах электролитов (солей, кислот, щелочей), ионов и электронов в газах, при падении заряженных капель дождя, при движении заряженного эбонитового стержня и т. д.
Однако если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникнет, так как полный (суммарный) заряд, переносимый через любое сечение, будет равен нулю. Электрический ток существует лишь в том случае, когда имеет место движение нескомпенсированного (избыточного) положительного или отрицательного заряда.
Следует ясно себе представлять, что такое упорядоченное движение заряженных частиц. При упорядоченном движении заряженные частицы могут участвовать и в тепловом движении, т. е. двигаться хаотически. На беспорядочные смещения частиц накладываются перемещения в каком-либо определенном направлении. Грубо упорядоченное движение заряженных частиц можно уподобить облаку беспорядочно толкущейся мошкары, которое перемещается в определенном направлении под действием ветра.
Направление электрического тока
Электрическому току приписывают определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Поэтому если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. Такой выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой движение электронов — отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах еще ничего не знали.
Действия тока
Движение заряженных частиц в проводнике мы не видим. Однако о наличии электрического тока можно судить по различным явлениям, которые вызывает электрический ток. Такие явления называются действиями электрического тока.
Во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается. Это тепловое действие тока. Именно благодаря тепловому действию тока происходит нагрев спирали в электроплитке, утюге, раскаляется добела вольфрамовая нить в электрической лампочке. Однако соединительные провода в электрических цепях почти не нагреваются током. Причина этого будет объяснена в § 2.9.
Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника. Это химическое действие тока. Например, при прохождении тока через раствор медного купороса из раствора выделяется медь, а при прохождении тока через подкисленную воду она разлагается на водород и кислород.
В-третьих, ток оказывает магнитное действие. Расположенная вдоль проводника с током магнитная стрелка поворачивается перпендикулярно проводнику (рис. 2.3) (это впервые было обнаружено датским физиком X. Эрстедом в 1820 г.). Если изолированную проволоку намотать на железный гвоздь, то он становится магнитом и притягивает железные опилки (рис. 2.4). Магнитное действие тока лежит в основе работы электрических двигателей, генераторов, трансформаторов, электрических измерительных приборов и т. д.
Магнитное действие тока в отличие от теплового и химического действия является основным, так как оно сопровождает ток всегда, без каких-либо исключений. Химическое действие имеет место лишь при прохождении тока через растворы или расплавы электролитов, а нагревание током отсутствует при прохождении его через сверхпроводники (см. § 2.6).
Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемТимофей Гладков
Похожие презентации
3 Сила тока ( I ) в проводнике скалярная величина, численно равная заряду ( Δq ), протекающему в единицу времени ( Δt ) через сечение проводника. Измеряется в амперах. Плотность тока ( j ) векторная величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности тока j по сечению проводника S :
4 Проводник вещество, проводящее электрический ток. Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, углерод (в виде угля и графита). Пример проводящих жидкостей электролиты. Пример проводящих газов ионизированный газ (плазма). Проводники бывают первого и второго рода. –К проводникам первого рода относят те проводники, в которых имеется электронная проводимость (посредством движения электронов). –К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью (электролиты)
5 Электрический ток в металлах Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику не происходит переноса вещества, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.
7 Электрический ток в электролитах Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией. Например, хлорид меди CuCl 2 диссоциирует в водном растворе на ионы меди и хлора: CuCl 2 Cu Cl –
9 Закон Ома (интегральная форма) сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника: где: U напряжение [В], I сила тока [А], R сопротивление [Ом].
10 Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и вычисляется по формуле: где ρ удельное сопротивление вещества проводника, l длина проводника, а S площадь сечения.
11 Закон Ома (дифференциальная форма) Сопротивление R зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника. Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем: где: j вектор плотности тока, σ удельная проводимость, E вектор напряжённости электрического поля.
14 Переменный электрический ток
15 Переменный ток ток, который периодически изменяется по величине и направлению
16 Протекание переменного тока по резистору R I U
17 Протекание переменного тока по конденсатору С I U Электрическая ёмкость характеристика конденсатора, мера его способности накапливать электрический заряд.
18 Протекание переменного тока по катушке индуктивности L I U Индуктивность L[Г]зависит от числа витков, диаметра и длины катушки и характеризует её магнитные свойства
19 Протекание переменного тока по RLC- цепи Импеданс (Z) равен отношению амплитудного значения переменного напряжения на концах цепи к амплитудному значению силы тока в ней: I U
20 Резонанс напряжений Z
21 Эквивалентная электрическая схема тканей
23 Фазовый сдвиг переменного напряжения и тока в тканях организма Объект Угол сдвига фаз, град Кожа человека, лягушки-55 Нерв лягушки-64 Мышцы кролика-65 Десна-42 Эмаль-25
24 Характеристические частоты главных областей дисперсии для различных биологических объектов.
25 Реография Реография (рио «поток, течение» и греч. grapho «писать, изображать») метод исследования пульсовых колебаний кровенаполнения сосудов различных органов и тканей, основанный на графической регистрации изменений полного электрического сопротивления тканей. Применяется в диагностике различного рода сосудистых нарушений головного мозга, конечностей, лёгких, сердца, печени и др.
26 Схематическое изображение различных типов риографической кривой: а) норма, б) уменьшение кровенаполнения органа, в) повышение тонуса сосудов, г) понижение тонуса сосудов, д) увеличение кровенаполнения органа. (а) (б) (в) (г) (д)
Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемКлавдия Тюрякова
Похожие презентации
Презентация на тему: » Электрический ток Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. За направлении тока принимают направление движения положительно.» — Транскрипт:
3 Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. За направлении тока принимают направление движения положительно заряженных частиц
4 О наличии электрического тока судят по действиям или явлениям, которые его сопровождают.
5 1.Проводник, по которому течёт ток, нагревается. 2.Электрический ток может изменять химический состав проводника. 3.Ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела.
6 Сила тока Равна отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени
8 Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R
9 Сила тока зависит от напряжения и сопротивления проводника. Сила тока зависит от напряжения и сопротивления проводника. Сопротивление зависит Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров. от материала проводника и его геометрических размеров.
10 Последовательное и параллельное соединение проводников При последовательном соединении сила тока в обоих проводниках (лампочках) одинакова:, напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжения на первой и второй лампочках: Общее сопротивление участка равно сумме сопротивлений лампочек При параллельном соединении напряжение на участке цепи и на концах резисторов одинаково:. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных резисторах: Общее сопротивление участка меньше, сопротивления каждого резистора. Если сопротивления резисторов одинаковы R 1 = R 2 то общее сопротивление участка ровна
11 Работа и мощность постоянного тока
12 Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.
13 Закон Джоуля-Ленца. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:
14 Мощность тока Равна отношению работы тока за время к этому интервалу времени Равна отношению работы тока за время к этому интервалу времени
15 Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду E
16 Закон Ома для полной цепи: Сила тока в поной цепи равна отношению ЭДС цепи к её полному сопротивлению E E, ОТКУДА E