Постоянный электрический ток. Основные положения

Электрическим током называется направленное, упорядоченное движение электрических зарядов. Во всех случаях причиной создания тока является электрическое поле. О наличии тока судят по приборам, а также косвенно по действиям тока: тепловому, магнитному, механическому, электродинамическому, биологическому, химическому.

Постоянным электрическим током называется ток, который не изменяется по величине и направлению. График постоянного тока – прямая линия параллельная горизонтальной оси.

Проводники тока разделяют на два вида в зависимости от носителей электрических зарядов, образующих ток. В проводниках первого вида (металлы) ток образуется свободными электронами, поэтому их электропроводность называют электронной. В проводниках второго вида (растворы солей, кислот, щелочей, расплавленные соли) носителями зарядов являются ионы – заряженные атомы и молекулы.

Интенсивность электрического тока оценивается физической величиной, называемой силой тока. На практике эту величину называют просто током. Величиной тока называется количество электричества, протекающее через поперечное сечение проводника в еденицу времени.

Где Q(ку) - количество электричества или заряд в кулонах, t- время в секундах.

В системе СИ за единицу измерения величины тока принят Ампер (по имени учёного).

Величина тока равна одному амперу, если через поперечное сечение проводника в одну секунду перемещается заряд, равный одному кулону, т.е. 1А=1К/1сек.

Кроме ампера в радиотехнике применяют дольные единицы: миллиампер и микроампер.

1А=10³ мА=10⁶ мкА; 1мА=10^-3 А; 1мкА=10^-6 А;

В энергетике применяют кратную единицу: килоампер. 1кА=10³ А;

Для расчёта проводников применяют величину, которая называется плотность тока

J-плотность тока, I-сила тока (ток), S-площадь поперечного сечения проводника. Единица измерения плотности тока [J]=А/мм²

При протекании по проводнику электрических зарядов они испытывают противодействие со стороны атомов и молекул вещества проводника, этим объясняется следующая электрическая величина –электрическое сопротивление. (Обозначается R или r).Действие сопротивления проявляется в том, что энергия движущихся зарядов превращается в тепловую энергию, в результате чего проводник нагревается. Величина сопротивления определяется по формуле

, где U- напряжение в вольтах, I – ток в амперах, откуда

Данная формула отражает закон Ома для участка цепи: ток в цепи равен отношению напряжения на участке цепи к сопротивлению данного участка. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и материала, из которого он изготовлен, определяется формулой

, где ρ (ро-греческая буква), обозначает удельное сопротивление, это сопротивление проводника длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м² при температуре 20°С, единица измерения Ом·м, l- длина проводника в метрах, S- площадь поперечного сечения проводника в метрах квадратных.

Кроме сопротивления для характеристики проводников пользуются величиной называемой проводимостью. Это величина обратная сопротивлению. Обозначается G или g.

Единица измерения – сименс. [G]=1/ [R]; 1См =1/1 Ом, т.о. проводник с сопротивлением в 1 Ом имеет проводимость в 1 Сименс. Чем больше сопротивление проводника, тем меньше его проводимость и наоборот. Иногда в расчётах применяют величину, которая называется удельная проводимость. Это величина обратная удельному сопротивлению. Обозначается γ (гамма). ; Единица измерения

При повышении температуры у большинства металлов сопротивление возрастает, т.к. увеличивается количество столкновений с молекулами и атомами. Для проводников второго рода температурная зависимость противоположна.

Элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления, называется резистор.

Для протекания тока необходим источник электрической энергии и замкнутая электрическая цепь. Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока. Электрической схемой называется графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения её элементов и показывающее их соединения.

Примеры электрических схем:

Схема №1 Схема №2

Е – источник энергии, К-ключ, А- амперметр (прибор для измерения тока), R- резистор (сопротивление), L- катушка, Л- лампа, стрелка указывает направление тока.

Источник электрической энергии- это преобразователь какого-либо вида неэлектрической энергии в электрическую, например в аккумуляторе в электрическую энергию преобразовывается энергия химической реакции, солнечная батарея преобразовывает световую энергию в электричество и т.д.

Необходимыми условиями для возникновения и поддержания электрического тока в цепи являются наличие разности потенциалов на зажимах цепи и её замкнутость. Положительным направлением тока принято считать направление от + источника к ­– источника на внешнем участке цепи и от ­– к + на внутреннем участке т.е.внутри источника.