Всеки човек има абстрактно понятие за електрически ток. За електрически уред източникът на енергия е вид източник на въздух за всеки дихателен организъм. Но в тези сравнения разбирането на същността на явлението е ограничено и само специалистите разбират същността по-дълбоко.
В училищната програма всеки взема курс по физика, в който са описани основните понятия и закони на електричеството. Сухият научен подход не предизвиква интерес у децата, така че повечето възрастни нямат представа какво е електрически ток, защо възниква, как има мерна единица или как нещо може да се движи по неподвижни метални проводници, т.е. и дори да накарат електрическите уреди да работят.
С прости думи за електрически ток
Стандартното определение от учебник по физика в училище кратко описва явлението електрически ток. Но честно казано, можете да разберете напълно това, ако изучавате темата много по-задълбочено. В крайна сметка информацията е представена на друг език - научен. Много по-лесно е да разберете същността на физическо явление, ако опишете всичко на познат език, разбираем за всеки човек. Например ток в метал.
Трябва да започне с факта, че всичко, което смятаме за твърдо и неподвижно, е само според нас. Парче метал, лежащо на земята, е монолитно неподвижно тяло в човешкия смисъл. За аналогия, представете си нашата планета в космоса, гледайки я от повърхността на Марс. Земята изглежда като цяло, неподвижно тяло. Ако се приближим до повърхността му, ще стане очевидно, че това не е монолитно парче материя, а постоянно движение: вода, газове, живи същества, литосферни плочи - всичко това се движи непрекъснато, въпреки че това не се вижда от далечното пространство.
Да се върнем към нашето парче метал, което лежи на земята. Той е неподвижен, защото ние го гледаме отстрани като монолитен обект. На атомно ниво се състои от постоянно движещи се минутни елементи. Те са различни, но сред всички нас се интересуват електроните, които създават електромагнитно поле в металите, което генерира същия ток. Думата "ток" трябва да се разбира буквално, защото когато елементи с електрически заряд се движат, тоест "протичат" от един зареден обект в друг, тогава възниква "електрически ток".
След като разбрахме основните понятия, можем да извлечем общо определение:
За да разберете по-точно същността, трябва да задълбочите подробностите и да получите отговори на няколко основни въпроса.
Отговори на основните въпроси относно електрическия ток
След формулирането на дефиницията възникват няколко логически въпроса.
- Какво кара сегашния "поток", тоест да се движи?
- Ако най-малките метални елементи постоянно се движат, тогава защо не се деформира?
- Ако нещо тече от един обект в друг, променя ли се масата на тези обекти?
Отговорът на първия въпрос е прост. Както водата тече от висока точка към ниска, така и електрони ще текат от тяло с висок заряд към тяло с ниско, спазвайки законите на физиката. А „зарядът“ (или потенциалът) е броят на електроните в тялото и колкото повече има, толкова по-голям е зарядът.Ако се осъществи контакт между две тела с различен заряд, електроните от по-зареденото тяло ще се влеят в по-малко заредените. Така че ще има ток, който ще приключи, когато таксите на двата контактуващи органа се изравнят.
За да разберете защо жицата не променя структурата, въпреки факта, че в нея постоянно има движение, трябва да си я представите под формата на голяма къща, в която живеят хората. Размерът на къщата няма да се промени от това колко хора влизат и излизат от нея, както и да се движат вътре. В този случай човек е аналог на електрон в метал - той се движи свободно и няма специална маса в сравнение с цялата сграда.
Ако електроните се движат от едно тяло в друго - защо масата на телата не се променя? Факт е, че теглото на електрона е толкова малко, че дори да премахнете всички електрони от тялото, неговата маса няма да се промени.
Какво е единица ток
За да "изчислим" електрическия ток, се използват различни измервателни единици, ще анализираме три основни:
- Сила на тока.
- Напрежение.
- Resistance.
Ако се опитате да опишете понятието на силата на тока с прости думи, най-добре е да си представите потока от коли, минаващи през тунел. Колите са електрони, а тунел е тел. Колкото повече коли минават в един момент през напречното сечение на тунела - толкова по-голяма е силата на тока, която се измерва от устройството под името "амперметър" в Ампер (А), а във формулите е обозначена с буквата (I).
Напрежението е относителна стойност, изразяваща разликата в зарядите на телата, между които протича ток. Ако единият обект има много висок заряд, а другият е много нисък, тогава между тях ще има високо напрежение, за да се измери кой волтметър и единица, наречена Volt (V), се използват. Във формулите, идентифицирани с буквата (U).
Съпротивлението характеризира способността на проводник, условно меден проводник, да пропуска определено количество ток през себе си, тоест електрони. Проводникът на съпротивлението генерира топлина, изразходвайки част от енергията на тока, преминаващ през него, като по този начин намалява силата му. Съпротивлението се изчислява в Ом (Ом), а буквата (R) се използва във формулите.
Формули за изчисляване на текущите характеристики
Използвайки три физични величини, е възможно да се изчислят характеристиките на тока, като се използва Законът на Ом. Тя се изразява чрез формулата:
I = U / R
Където I е силата на тока, U е напрежението във веригата, R е съпротивлението.
От формулата виждаме, че силата на тока се изчислява чрез разделяне на стойността на напрежението на стойността на съпротивлението. Следователно имаме формулировката на закона:
Математически, други компоненти могат да бъдат изчислени от тази формула.
съпротивление:
R = U / I
напрежение:
U = I * R
Важно е да се отбележи, че формулата е валидна само за конкретна секция от веригата. За завършена, затворена верига, както и за други специални случаи, има други закони на Ом.
Ефектът на тока върху различни материали и живи същества
Различните химични елементи се държат различно под действието на тока. Някои свръхпроводници не се съпротивляват на движещите се през тях електрони, без да предизвикат химическа реакция. Метали с прекомерен стрес за тях могат да бъдат унищожени, разтопени. Диелектриците, които не преминават ток, изобщо не влизат във взаимодействие с него и по този начин защитават околната среда от него. Това явление се използва успешно от хората при изолацията на проводници с каучук.
За живите организми токът е нееднозначно явление. Той е в състояние да има както полезни, така и разрушителни ефекти. Хората отдавна използват контролирани изхвърляния за лечебни цели: от леки зауствания, стимулиращи мозъчната активност, до мощни електрически удари, които могат да стартират спиране на сърцето и да върнат човек към живот. Силното освобождаване от отговорност може да доведе до сериозни здравословни проблеми, изгаряния, смърт на тъканите и дори моментална смърт. При работа с електрически уреди трябва да се спазват правилата за безопасност.
В природата можете да намерите много явления, в които ключовата роля играе електричеството: от дълбоководни същества (електрически рампи), които могат да шокират, до светкавици по време на гръмотевична буря. Човек отдавна овладява тази естествена сила и умело я използва, благодарение на която работи цялата съвременна електроника.
Зареждането ...Трябва да се помни, че природните явления могат да бъдат както полезни, така и вредни за хората. Ученето от училищната скамейка и по-нататъшното образование помагат на хората разумно да използват феномените на света в полза на обществото.
