Как в реальности протекает электрический ток?
Существование современного мира невозможно представить без электрического тока. Он обеспечивает функционирование огромного множества устройств и электроприборов, а также целых систем. Понятие «электрический ток» помогает провести аналогию между этим явлением и протеканием жидкости, что придает данному термину некоторую наглядность.
Электрический ток протекает благодаря тому, что электромагнитное поле движется вдоль проводящей среды со скоростью, примерно равной скорости света. Данное движение идет в направлении от большего потенциала к меньшему, то есть от «+» к «-». Одновременно с этим носители зарядов перемещаются с чуть медленнее и в разных направлениях (в зависимости от материала).
Какие бывают носители зарядов?
Существуют два вида носителей зарядов – отрицательные и положительные. Заряд со знаком «минус» может иметь ионы и электроны, а положительный заряд в основном имеют только ионы. Отрицательные заряды перемещаются в направлении большему потенциала, а положительные – наоборот. Это движение и приводит к появлению электрического тока.
Данная неопределенность устранена в общепринятом правиле, которое гласит, что ток всегда протекает от «+» к «-», вне зависимости от типа зарядов.
Как заряды движутся в металлах?
Почти все металлы, применяемые в электротехнике, не содержат ионов, поскольку пребывают в твердом состоянии.
Для них свойственна проводимость электронного типа. Это означает, что свободные электроны, выступающие в роли носителей зарядов, движутся в направлении, обратном току.
Металлы обладают относительно низким электрическим сопротивлением. Если разность потенциалов отсутствует, электрическое поле срывает электроны со своих орбит. По этой причине при небольшой разности потенциалов возникает значимое количество носителей зарядов.
Как заряды движутся в полупроводниках?
Полупроводники имеют гораздо более низкую проводимость, чем металлы (в условиях комнатной температуры). Существуют полупроводники двух типов – n и p. Полупроводники первого типа содержат избыток электронов. Когда они переходят к p-типу, возникает их недостаток. Остальные электроны без особых трудностей перемещаются по своим возможным местам внутри атома. Это равноценно движению зарядов со знаком «+».
Поскольку в полупроводниках электроны слабо связаны с атомами, при повышении температуры изменяется количество несвязанных электронов, и проводимость полупроводника быстро возрастает.
Вывод: в полупроводниках заряды могут двигаться в направлении протекания тока или же в противоположном направлении (p- и n-тип соответственно).
Как заряды движутся в газах и жидкостях?
В жидкостях и газах носителями зарядов выступают ионы, которые бывают отрицательными (так называемые катионы) и положительными (анионы). Если количество катионов больше, они движутся обратно направлению тока. Если же преобладают анионы, их движение совпадает с направлением тока.
Куда течет ток или где же этот чертов катод?
Есть вещи, которые хочется, что называется «развидеть» — термин вполне устоявшийся и понятный.
— Евгений Гришковец, рассказывает про железнодорожников. (с) Спектакль «Одновременно»
А есть вещи которые, ну никак не получается запомнить. Это возникает от того, что новое понятие не может однозначно зацепиться за уже известные факты в сознании, никак не получается построить новую связь в семантической сети фактов.
Все знают, что у диода есть катод и анод. Все знают, как диод обозначается на электрической схеме. Но далеко не все могут правильно сказать, где же на схеме что.
Под спойлером картинка, посмотрев на которую, вы навсегда запомните, где у диода анод, а где катод. Должен предупредить, развидеть это не получится, так что тот, кто не уверен в себе, пусть не открывает.
Теперь, когда мы отпугнули слабых, продолжаем.
Да, вот так все просто. Буква К — это катод, буква А — это анод. Извините, теперь и вы это никогда не забудете.
Продолжим, и разберемся куда течет ток. Если приглядеться, обозначение диода представляет собой стрелку. Вот, не поверите — ток течет именно туда, куда показывает стрелка! Что логично, не правда ли? Дальше больше — ток течет «Аткуда» (от Анода) и «Куда» (к Катоду). В обозначениях транзисторов тоже есть стрелки, и они так же обозначают направление тока.
Ток — направленное движение заряженных частиц — это мы все знаем из школьной физики. Каких частиц? Да, любых заряженных! Это могут быть и электроны несущие отрицательный заряд и обделенные электронами частицы — атомы или молекулы, в растворах и плазме — ионы, в полупроводниках — «свободные электроны» или вообще «дырки», что бы это не значило. Так вот, во всем этом зоопарке проще всего разобраться так: ток течет от плюса к минусу, и все. Запомнить это очень просто: «плюс» — интуитивно — это там где чего-то «больше», больше в данном случае зарядов (еще раз — не важно каких!) и текут они в сторону «минуса», где их мало и ждут. Все остальные подробности, непринципиальны.
Ну, и последнее — батарейка. Обозначение тоже всем известно, две палочки подлинней потоньше и покороче потолще. Так вот покороче и потолще символизирует собой минус — эдакий «жирный минус» — как в школе, помните: «ставлю тебе четыре с жирным минусом». Я только так и запомнил, возможно, кто-то предложит вариант лучше.
Теперь, вы без труда ответите на вопрос, загорится ли лампочка в этой схеме:
Всех с 1 апреля! Улыбайтесь, господа. Улыбайтесь!
Куда течёт ток?
В каком направлении течёт электрический ток в электрической цепи? Даже школьнику известно: во внешней цепи от плюса источника энергии к минусу, а внутри источника тока от минуса к плюсу.
Вспомним, однако: электрическим током в физике и электротехнике называется упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Таковыми в металлических проводниках могут быть только отрицательно заряженные частицы — электроны, которые во внешней цепи движутся как раз наоборот: от минуса источника к плюсу. Получается, что за направление электрического тока в науке принимают направление противоположное существующему — движению электронов.
Такое парадоксальное положение электротехники как науки можно объяснить, обратившись к истории самой науки.
Среди множества концепций, которыми в старые времена пытались объяснить электрические явления, некоторые сегодня кажутся не вполне научными, но сыграли свою положительную роль.
Одну из них — унитарную теорию электричества — выдвинул американский ученый XVIII века Бенджамен Франклин. Он полагал, что электрическая материя представляет собой невесомую жидкость, которая содержится во всех телах и может вытекать из одних тел и накапливаться в других. Тела становятся наэлектризованными, и когда в них бывает её недостаток — это отрицательная электризация, а когда избыток — положительная. При соединении положительно заряженных тел с отрицательными электрическая жидкость переходит от тела с повышенным количеством жидкости к телам с пониженным количеством — как в сообщающихся сосудах.
Так Франклин ввёл понятия положительного и отрицательного зарядов и их движения, электрического тока, а англичанин Стефан Грэй обнаружил, что существуют такие вещества — металлы — которые проводят электричество от одного тела к другому.
Эти концепции предвосхитили электронную теорию проводимости.
Их современник, французский академик Шарль Франсуа Дюфе считал, что существует два вида электричества, они подчиняются каждое в отдельности теории Франклина, но при соприкосновении нейтрализуют друг друга.
Английский учёный Роберт Симмер, на основании опытов Дюфе и наблюдая за электризацией своих шелковых чулок, впервые в мире обнаружил, что заряжается не только натираемое, но и натирающее тело. То есть при трении тел друг о друга на каждом из них накапливаются заряды одного типа, причём заряды одного знака отталкиваются, а разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным).
Дуалистическая теория стала основой для разработки ионной теории проводимости газов и растворов — после открытия явления электролиза, при котором были экспериментально установлены два противоположных направления движения зарядов — положительных — от плюса к минусу, и отрицательных — от минуса к плюсу.
В 1820 году датский учёный Ханс Христиан Эрстед открыл, что проводник с током влияет на показания магнитной стрелки, правда, сформулировал его несколько туманно: «полюс, который видит отрицательное электричество входящим над собой, отклоняется к востоку». В целях какой-то определённости в этих знаках и отклонениях член Парижской академии наук Андре-Мари Ампер предложил за основное условно принять направление одного из двух электричеств, а именно — положительное.
Почему он так решил? Возможно, потому, что упомянутый С. Грэй электропроводимость металлов уже установил, а вот обеспечивающий её отрицательно заряженный электрон английский физик Джон Джозеф Томсон открыл только в 1897 г.
Установивший существование электромагнитной индукции — наведение тока в проводнике в изменяющемся магнитном поле — Майкл Фарадей, между тем, писал: «Если я говорю, что ток идет от положительного места к отрицательному, то лишь в согласии с традиционным соглашением, заключённым между учеными — это обеспечивает постоянное ясное и определённое средство для указания направления сил этого тока».
Именно для ясного понимания и лёгкого запоминания физики электромагнитных явлений учёные — они же профессора — придумали мнемонические правила, известные нынешним школьникам и студентам как «правило левой руки» и «правило правой руки», которые, как бы для простоты, не стали отменять и после открытия реального носителя тока — электрона.
И всё бы ничего — но изобрели ещё и электронную лампу, в которой уж точно ток создаётся электронами, летящими из катода к положительно заряженному аноду. А для объяснения физических явлений в полупроводниковых приборах даже придумали виртуальный носитель положительного заряда — «дырку», то есть отсутствие электрона в молекуле, и предпочитают говорить не о направлениях тока, а о направлениях движения электронов и «дырок».
А в электротехнике всё ещё — вот уже полтораста лет — условные положительные заряды условно движутся от плюса к минусу. Можно бы, в интересах истины, поправить учебники, переписать монографии, переучить электриков. Это может вызвать путаницу и неудобства, во всяком случае, на первых порах. Но можно и не поправлять, потому что, как это обосновал американский физик и историк науки Томас Кун, всякое научное знание условно. В астрономии, например, Земля вращается вокруг солнца, а в метеорологии — Солнце вокруг земли. Физики считают законы Ньтона условными — частным случаем созданных ими двух теорий относительности — специальной и общей.
Может, и пусть остаётся как есть: от того, что мы изменим условное направление электрического тока, лампочки ярче не засветятся, мартены не погаснут, телевизоры задом-наперёд показывать не будут?
(Мы-то с вами знаем, куда течёт ток!).
Использована статья Б. Г.?Хасапова «История одного парадокса электротехники»
ток течет от плюса к минусу или наоборот?
Направление тока условно принято всегда от плюса к минусу. Но заряды — электроны в металлических проводниках -перемещаются, естественно, к плюсу. А в электролитах перемещение зарядов идет в обоих направлениях (там носители зарядов — ионы обоих знаков) . В газах при ионизации также могут образовываться отрицательные или положительные ионы. Но направление тока всегда считают от плюса к минусу.
RadeoneГуру (2622) 16 лет назад
Ууумный вы мужик!
* *Профи (559) 6 лет назад
Подобный идиотизм является причиной, почему большинство студентов не воспринимают учебный материал, интуитивно чувствуя подвох в учебном продукте и в его подаче.
Виктор ВолковПрофи (990) 4 года назад
Главный вопрос: а как, блин, при этом, диоды ставить?
Ставить так : под «юбку» пойдёт плюс.
Остальные ответы
Ток течет от плюса к минусу — условно, так это договорились считать ученые. Реально это не изучено.
Андрей СлегкинОракул (52140) 2 года назад
От плюса к минусу договорились считать не учёные, а электрики. Любой физик тепе плюнет в лицо за такую ахинею, как и любой врач, если ты ему скажешь что еда идёт по пищеводу от попы ко рту. И всё это уже несколько веков как хорошо изучено. Просто есть невежды, которые как когда-то придумали что земля на трёх китах стоит, так и до сих пор обэтом по привычке толдычат.
imenno tak i ne ina4e
от катода (+) к аноду (-)
=)
GeselleГений (63456) 16 лет назад
Не вводите детей в заблуждение. В гальваническом элементе и при электролизе знаки катода и анода разные. При электролизе учат между прочим такой присказке: катион идет к катоду, анион идет к аноду. Лучше всего знать, что на катоде — всегда восстановление, а на аноде — окисление, независимо от знака их в системе.
Василий МинутаУченик (120) 4 года назад
анод это плюс блеан
ток можно рассматривать как движение электронов или дырок — встречные направления, но условно принято от плюса к минусу
За направление тока условно выбрано направление движения «+» зарядов. Т. е от «+» к «-»
Фактически в проводниках от минуса к плюсу и, как уже сказали при наличии ионов в обе стороны в ионизированной среде. В проводниках ток создается перемещением электронов, которые заряжены отрицательно и выходят они от минусового контакта. Договоренность считать направление тока от + к — глупа на мой взгляд, но крепко засела в головах и в нынешних реалиях приходится считать именно так, ибо легко запутаться потом. Думаю это элементарная психология виновата: + воспринимается нечто большим чем -, соответственно оттуда логичней всего «что-то» потечет, нежели из минуса, где «этого» мало или совсем нет.
Гидравлический насосПрофи (778) 6 лет назад
блин, да я уже запутался!) всегда считал, что постоянный ток в электроцепи бежит от минуса к плюсу, так как минус отдаёт, а плюс принимает. Например при сварке электродом на постоянке, минус всегда на электроде и ток бежит на железку, перенося туда частицы расплавленного электрода.
На самом деле — НАВСТРЕЧУ ДРУГ-ДРУГУ!
«Когда Ампер предложил в первой половине 19-го столетия направление тока от плюса к минусу, все восприняли это как должное и это решение никто не стал оспаривать. Прошло 70 лет, пока люди не выяснили, что ток в металлах происходит благодаря движениям электронов. А когда они это поняли (это случилось в 1916 году), все настолько привыкли к сделанному Ампером выбору, что уже не стали ничего менять.
. В электролитах отрицательно заряженные частицы движутся к катоду, а положительные — к аноду. То же самое происходит и в газах. Если подумать, какое направление тока будет в этом случае, в голову приходит только один вариант: перемещение разнополярных электрических зарядов в замкнутой цепи происходит навстречу друг другу. Если принять это утверждение за основу, то оно снимет существующее ныне противоречие. Возможно, это вызовет удивление, но еще более 70 лет назад ученые получили документальные подтверждения того, что противоположные по знаку электрические заряды в проводящей среде действительно движутся друг другу навстречу. Данное утверждение будет справедливо для любого проводника вне зависимости от его типа: металла, газа, электролита, полупроводника. Как бы там ни было, остается надеяться, что со временем физики устранят путаницу в терминологии и примут однозначное определение того, что же все-таки такое направление движения тока. Привычку, конечно, менять сложно, но ведь нужно же наконец поставить все на свои места. _http://fb.ru/article/99367/napravlenie-toka-ot-minusa-k-plyusu-ili-naoborot_
Положительные электроны встречаются с отрицательными, и. К/З, а не перетекание!
oy veyУченик (101) 7 лет назад
Положительные электроны. Етить вы наркоманы!
Даниил МошковскийУченик (104) 6 лет назад
положытельных електронов не существует! Извини
Volodya Dolmatov Гуру (3282) Да, там ошибка — положительные ЧАСТИЦЫ. Всё придуманные греки виноваты. )))
PuffПрофи (597) 5 лет назад
«Вот это поворот!»
LOLLLLМастер (1458) 5 лет назад
Положительные электроны — это по сути позитроны, но можете не запоминать, ибо бред, который вы пишете, путает вас еще больше.
Volodya Dolmatov Гуру (3282) Если вас там не сильно «завернуло», то вот вам ещё бред: А — материальное М — начало П — несущее Е — соединение Р — энергии Учёного ампер — не существовало. Эти знания взяты из древнерусского учебника. Только вот, те, кто их воровал, не знал настоящих значений слов. Так, что. -выпейте своё лекарство, и. ждите следующего приступа! )))))
Постоянный ток течёт от минуса к плюсу. Доказательством тому является радиолампа. В ней ток течёт от катода (минус) к аноду (плюс). Понятно, для того чтобы исправить условную ошибку, необходимо хорошо потрудиться однажды, но . видно не пришёл час.
Volodya DolmatovГуру (3282) 7 лет назад
Это она сама вам рассказала, или в учебнике прочли? )))
«Главная Онлайн учебники База репетиторов России Тренажеры по физике Подготовка к ЕГЭ 2017 онлайн
Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением веществ на электродах. Это явление получило название электролиза.
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. _http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph15/theory.html#.WMKCnbhn21s_
Вперёд, в школу!
леонтий леднев Ученик (114) Много лет задаётся этот вопрос и также много разных ответов. Получается что мы говорим —партия подразумеваем —Ленин, говорим—Родина подразумеваем. и т. д. Причина в самом вопросе, а именно—в какой среде, при каком давлении, при какой температуре какой ток переменный или постоянный, НЧ или ВЧ и т. д. Получается что все правы по своему, находясь в определённой своей среде и т. д..
Простой диод и лампочка, ток тёк от минуса к плюсу !
Читал немецкую техническую литературу, там пишут что от — к +. Хотя в автомобиле — это масса, проще говоря сам кузов. То получается что ток течет с кузова во внутреннюю сеть. Опять же, роли в этом никакой нет, можно и наоборот. Но уже научно доказано что постоянный ток перетекает от — к +. В советской школе учили что напряжение есть разность потенциалов, а европейской литературе говорят что напряжение процесс уравновешения. И потому советую всем изучить английский, и читать европейскую научно-техническую литературу. Лишним в жизне не будет.