Электрический ток

Все окружающие нас предметы состоят из чрезвычайно малых, невидимых глазом частиц вещества — молекул, в которые объединены еще более мелкие частицы — атомы. Атом в свою очередь состоит из электрически заряженных ядра и электронов. Строение атома довольно сложно: в центре его находится положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся отрицательно заряженные электроны.

При отсутствии внешнего воздействия на атомы вещество, которое они образуют, электрически нейтрально: положительный заряд ядра каждого атома уравновешен отрицательными зарядами его электронов. Но если в атоме вещества искусственно создать недостаток электронов, то такое вещество будет иметь положительный заряд, и, наоборот, если создать избыток электронов, то такое вещество станет отрицательно заряженным.

Если электрическая нейтральность атома нарушена, состояние его крайне неустойчиво, то атом стремится или отдать другим атомам излишние электроны, или, наоборот, присоединить к себе недостающие электроны. Поэтому, если соединить проводником вещества, имеющие разные заряды, по проводнику начнется движение электронов от отрицательно заряженного вещества к веществу, заряженному положительно, — возникнет электрический ток. Это движение электронов, или, другими словами, электрический ток в проводнике, будет до тех пор, пока заряды соединенных проводником веществ не уравновесят друг друга. Чтобы непрерывно поддерживался электрический ток, необходимо непрерывно поддерживать на одном конце проводника избыток электронов, а на другом недостаток их.

Электричество является одним из видов энергии наряду с химической, тепловой, механической и др. Электрическая энергия подчиняется общему закону сохранения и превращения энергии. Электрическая энергия может превращаться в химическую, механическую и в другие виды энергии, которые в свою очередь также могут превращаться в электрическую энергию.

Рассмотрим, например, как химическая энергия превращается в электрическую.

Если в стеклянный сосуд 2 влить раствор серной кислоты и воды и опустить в него медную и цинковую пластины (электроды), то получим простейший гальванический элемент.

Рис. Гальванический элемент: 1 — электрическая лампочка; 2 — сосуд

Когда концы (полюса) медной и цинковой пластин замкнуты, то по цепи идет электрический ток. Действие тока можно видеть, если подключить к пластинам электрическую лампочку 1: нить лампочки нагреется и будет светиться.

Ток появился потому, что началось химическое взаимодействие между электродами и раствором кислоты. В результате этого взаимодействия на цинковом электроде образуется избыток электронов, а на медном — недостаток электронов.

Электрический ток в данном случае движется как по проводам нити лампочки (внешняя цепь), так и внутри элемента по раствору серной кислоты (внутренняя цепь) — от отрицательно заряженной цинковой пластины к медной положительно заряженной пластине.

В практике по традиции техническое направление электрического тока условно принято считать обратным — от положительного полюса к отрицательному.

Электрический ток движется под действием электродвижущей силы. Эта сила расходуется на преодоление сопротивления движению электронов как во внешней цепи, так и во внутренней.

Часть электродвижущей силы, которая идет на преодоление сопротивления внешней цепи, являясь причиной движения тока в цепи, называется напряжением.

Электродвижущая сила и напряжение выражаются в вольтах (в) и измеряются специальными приборами — вольтметрами.

Количество электричества, протекающее по проводнику в единицу времени (в секунду), определяет величину тока. Она выражается в амперах (а) и измеряется специальным прибором — амперметром.

Противодействие проводника движению электрического тока называется электрическим сопротивлением. Сопротивление выражается в омах (ом) и измеряется омметром.

Различные вещества оказывают неодинаковое сопротивление прохождению электрического тока. Так, например, медь и алюминий хорошо проводят электрический ток; стекло, пластмассы, фарфор практически не проводят его. По способности проводить электрический ток все вещества принято разделять на проводники (металлы, уголь, растворы кислот, щелочей и др.) и непроводники (резина, стекло, эбонит и др.).

В замкнутой электрической цепи напряжение тока, его величина и сопротивление цепи связаны между собой определенным соотношением (законом Ома); чем больше напряжение источника тока и чем меньше сопротивление проводника, тем больше величина электрического тока.

Рис. Схема соединения аккумуляторных батарей: а — последовательное соединение; б — параллельное соединение

Это соотношение можно условно сопоставить с движением воды, идущей по трубам от водонапорной башни. Чем выше находится водонапорная башня, создающая напор (напряжение) воды, и чем больше размер труб, по которым подается вода (т.е. сопротивление ее движению невелико), тем больше воды протекает в единицу времени.

В системе электрооборудования автомобиля для изменения величины и напряжения тока и сопротивления его движению применяют последовательное, параллельное или смешанное соединение источников и потребителей электрического тока.

Рассмотрим особенности последовательного и параллельного соединения на примере двух одинаковых источников электрического тока напряжением 2 в.

Если источники тока соединить между собой последовательно (рис. а), т. е. минусовую клемму первого источника соединить с плюсовой клеммой второго, минусовую клемму второго с плюсовой клеммой третьего, а плюсовую клемму первого источника соединить через какой-либо потребитель с минусовой клеммой третьего, то общее напряжение источников тока будет 6 в.

Если же источники тока соединить между собой параллельно (рис. б), т.е. соединить в один узел положительные клеммы источников и соединить в один узел отрицательные клеммы, а концы проводов от узлов соединить с потребителем тока, то общее напряжение источников тока не увеличится, оно будет 2 в. Зато в последнем случае они смогут отдать во внешнюю цепь втрое больший ток, чем в первом случае, когда источники тока были соединены последовательно.

Потребители электрического тока также могут быть соединены последовательно или параллельно. При последовательном соединении потребителей тока их суммарное сопротивление движению тока возрастает, при параллельном — уменьшается.

Это явление опять можно сравнить с движением воды по нескольким трубам, имеющим одинаковые внутренние диаметры и длину.

Если вода течет по трубам одного диаметра, расположенным одна за другой последовательно, сопротивление ее движению велико; если же вода течет сразу по всем трубам параллельно, сопротивление ее движению значительно меньше.

Количество электричества, проходящее через какой-либо потребитель тока, определяется произведением величины тока (в амперах) на время действия тока (в часах) и выражается в ампер-часах.

Двигаясь по проводнику, ток совершает работу, например нагревает проводник, затрачивая для этого электрическую энергию. Работа, совершаемая током, зависит от напряжения, величины тока и времени действия. Работа электрического тока определяется произведением напряжения (в вольтах) на величину тока (в амперах) и на время действия тока (в часах) и выражается в ватт-часах.

Мощностью электрического тока называется работа, совершаемая им в 1 сек. Она представляет собой произведение напряжения (в вольтах) на величину тока (в амперах) и выражается в ваттах. Мощность электрического тока может выражаться также и в лошадиных силах: 1 лошадиная сила составляет 736 ватт.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.