Какое направление в цепи выбирают за направление тока

Какое направление в цепи выбирают за направление тока? Совпадает ли оно с направлением движения свободных электронов?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

• Все категории
• экономические 43,679
• гуманитарные 33,657
• юридические 17,917
• школьный раздел 612,713
• разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта

Электротехника ТОЭ

Лекции и задачи по ТОЭ. На сайте представлен лекционный материал для изучения теоретических основ электротехники и видеоуроки по всем темам. Так же тут можно заказать решение задач, курсовых, расчетных, контрольных и домашних работ. Онлайн помощь на экзамене, контрольной. Решение тестов, занятия по скайпу и др. В ближайшее время на сайт будут добавлены готовые работы на разные темы ТОЭ, ТАУ и другим дисциплинам.

1.2. Ток, напряжение, мощность

Теория / 1.2. Ток, напряжение, мощность

Электрический ток есть упорядоченное движение электрических зарядов как положительных q + , так и отрицательных q — . Интенсивность, или сила тока определяется количеством электрического заряда q = q + + q — , прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени:

Следовательно, ток представляет собой скорость изменения заряда во времени. Следует отметить, что величина заряда весьма мала, отрицательный заряд одного электрона q _е = 1,6·10 -19 Кл.

Ток – величина алгебраическая, то есть имеет знак положительный или отрицательный. В физике за положительное направление тока условно принимается направление движения положительного заряда, в противном случае ток отрицателен. В теории электрических цепей нам часто неизвестно истинное направление движения зарядов, поэтому задаются условно положительным направлением тока. Условно положительное направление тока на участке цепи выбирается произвольно и обозначается стрелкой, как это показано на рис. 1.4.

Выбранное направление тока не означает реального направления положительных зарядов, а только придает знаку тока определенный смысл. На рис. 1.4 положительное направление тока от точки 1 к точке 2. Кроме стрелки, это направление можно обозначить при помощи индексов: i ₁₂ . Первая цифра показывает точку, от которой течет ток, вторая – точку, к которой течет ток. Очевидно, что i₁₂ = – i₂₁ .

Каждая точка электрической цепи имеет свой потенциал. Электрический потенциал φ численно равен работе, совершаемой силами поля по переносу единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку.

Ток всегда протекает от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Если потенциалы двух точек одинаковы, то ток между ними протекать не будет.

Прохождение электрического тока, то есть перенос заряда в цепи, связано с преобразованием или потреблением энергии W.

Напряжением называют количество энергии, затрачиваемой на перемещение единицы заряда из одной точки в другую:

Для напряжения, как и для тока, произвольно выбирают условно положительное направление, чаще всего его выбирают совпадающим с положительным направлением тока и указывают стрелкой (рис. 1.4). При согласованном выборе полярности тока и напряжения, очевидно, достаточно ограничиться только указанием направления тока.

Для положительного напряжения стрелка указывает направление от большего потенциала φ₁ к меньшему φ₂ . Таким образом, напряжение можно рассматривать как разность потенциалов двух точек цепи U12 = φ₁ — φ₂ .

Энергия. Если к участку цепи приложить напряжение U , то через этот участок будет проходить электрический заряд q . Энергия, затраченная на перемещение заряда q на участке цепи с напряжением U в интервале времени от t = – ∞, где энергия принимается равной нулю, до рассматриваемого момента времени t ₁ определяется соотношением:

Энергия – величина положительная.

Мощность – это скорость изменения энергии во времени. Мгновенная мощность определяется выражением:

Мгновенная мощность – величина алгебраическая. Знак мощности определяется знаками мгновенных значений напряжения и тока: при совпадении знаков напряжения и тока мощность положительна, что соответствует потреблению энергии рассматриваемым участком цепи. При несовпадении знаков мощность отрицательна, что свидетельствует о том, что энергия отдается участком цепи.

Все элементы электрической цепи подразделяются на активные и пассивные. Активные элементы – это источники электрической энергии, пассивные элементы – это сопротивление, индуктивность, емкость.

Направление электрического тока

Электрический ток — это направленное (упорядоченное, то есть не хаотичное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Под заряженными частицами, обычно, подразумеваются электроны или ионы, а под макроскопическими (macroscopic — видимые невооруженным глазом) — крупные частицы, например, заряженные капли дождя. Ток возникает при наличии электрического поля. Разберемся с тем как определяется направление электрического тока.

Электрический ток в разных веществах

Электрический ток возникает в самых разных веществах, которые могут находиться в различных агрегатных состояниях. Рассмотрим некоторые примеры, демонстрирующие возникновение направленного потока заряженных частиц в твердых, жидких и газообразных средах:

• В металлах имеется много свободных электронов, которые являются главным источником тока;
• Электролиты — это жидкости, проводящие электрический ток. Водные растворы кислот, щелочей, солей — все это примеры электролитов. Попадая в воду молекулы этих веществ распадаются на ионы, представляющие собой заряженные атомы или группы атомов, имеющие положительный (катионы) или отрицательный (анионы) электрические заряды. Катионы и анионы образуют электрический ток в электролитах;
• В газах и плазме ток создается за счет движения электронов и положительно заряженных ионов;
• В вакууме — за счет электронов, вылетающих с поверхности металлических электродов.

В приведенных примерах токи возникают в результате движения заряженных частиц относительно той или иной среды (внутри тел). Такой ток называется током проводимости. Движение макроскопических заряженных тел называется конвекционным током. Примером конвекционного тока могут служить капли дождя во время разряда молнии.

В каком направлении течет ток

За направление тока принято направление движения положительно заряженных частиц; если же ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считается противоположным направлению движения частиц.

Возникает вопрос: почему не был принят очевидный вариант направления, совпадающий с направлением движения электронов? Для того, чтобы это стало понятно, надо немного окунуться в историю физики.

Почему надо знать историю физических открытий

Природу электрических явлений пытались объяснить многие исследователи задолго до открытия электрона (1897 г.). Впервые к пониманию о существовании двух типов зарядов — положительных и отрицательных пришел американский физик Бенджамин Франклин в 1747 г. На основе своих наблюдений он предположил (выдвинул гипотезу), что существует некая “электрическая материя”, состоящая из мелких, невидимых частиц. Он же первым ввел обозначение для электрических зарядов “−” и “+”. Франклин предложил считать, что если тело наполняется электрической материей, то оно заряжается положительно, а если оно теряет электричество, то заряжается отрицательно. В случае замыкания (соединения) цепи положительный заряд потечет туда, где его нет, то есть к “минусу”. Эта плодотворная гипотеза стала популярной, получила свое признание среди ученых, вошла в справочники и учебные пособия.

Конечно, после открытия отрицательно заряженного электрона, эта “нестыковка” реального направления движения с ранее общепринятым была обнаружена. Однако, мировым научным сообществом было принято решение оставить в силе предыдущую формулировку о направлении тока, поскольку в большинстве практических случаев это ни на что не влияет.

В случае необходимости, для объяснения отдельных физических эффектов в полупроводниках и искусственных материалах (гетероструктурах), принимается во внимание настоящее направление движения электронов.

Бенджамин Франклин знаменит еще как выдающийся политический деятель, дипломат и писатель. Он является одним из авторов конституции США. В знак признания заслуг Франклина на купюре номиналом в 100 долларов с 1914 г. изображен его портрет.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что направление тока в электрической цепи соответствует направлению движения положительных зарядов, то есть от плюсового потенциала (плюса) к минусовому потенциалу (минусу). Несмотря на то, что чаще всего электрический ток создается отрицательно заряженными электронами, выбор направления тока было решено оставить именно таким. Так сложилось исторически.

В металлических проводниках общепринятое направление тока: 1 совпадает с направлением движения электронов

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

• Все категории
• экономические 43,679
• гуманитарные 33,657
• юридические 17,917
• школьный раздел 612,713
• разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта