2020-10-11
851
Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда
Такими носителями могут являться: в металлах — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определённых условиях — электроны, в полупроводниках — электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость). Иногда электрическим током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения во времени электрического поля.
Электрический ток имеет следующие проявления:
нагревание проводников (не происходит в сверхпроводниках);
изменение химического состава проводников (наблюдается преимущественно в электролитах);
создание магнитного поля (проявляется у всех без исключения проводников).
Различают постоянный и переменный электрические токи, а также всевозможные разновидности переменного тока. В таких понятиях часто слово «электрический» опускают.
Постоянный ток — ток, направление и величина которого не меняются во времени.
|
|
|
Переменный ток — электрический ток, изменяющийся во времени. Под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным.
Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (русское обозначение: А; международное: A).
Мощность
Основная статья: Закон Джоуля — Ленца
При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Электрическое сопротивление любого проводника состоит из двух составляющих:
активное сопротивление — сопротивление теплообразованию;
реактивное сопротивление — «сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно)» (БСЭ)[13].
Как правило, большая часть работы электрического тока выделяется в виде тепла. Мощностью тепловых потерь называется величина, равная количеству выделившегося тепла в единицу времени. Согласно закону Джоуля — Ленца мощность тепловых потерь в проводнике пропорциональна силе протекающего тока и приложенному напряжению:
{\displaystyle P=IU=I^{2}R={\frac {U^{2}}{R}}}P = IU = I^2R = \frac{U^2}{R}
Мощность измеряется в ваттах.
В сплошной среде объёмная мощность потерь {\displaystyle p}p определяется скалярным произведением вектора плотности тока {\displaystyle {\vec {j}}}\vec{j} и вектора напряжённости электрического поля {\displaystyle {\vec {E}}}{\vec {E}} в данной точке:
{\displaystyle p=\left({\vec {j}}{\vec {E}}\right)=\sigma E^{2}={\frac {j^{2}}{\sigma }}}p = \left(\vec{j}\vec{E}\right) = \sigma E^2 = \frac{j^2}{\sigma}
Объёмная мощность измеряется в ваттах на кубический метр.
Сопротивление излучению вызвано образованием электромагнитных волн вокруг проводника. Это сопротивление находится в сложной зависимости от формы и размеров проводника, от длины излучаемой волны. Для одиночного прямолинейного проводника, в котором везде ток одного направления и силы, и длина которых L значительно меньше длины излучаемой им электромагнитной волны {\displaystyle \lambda }\lambda, зависимость сопротивления от длины волны и проводника относительно проста:
|
|
|
{\displaystyle R=3200\left({\frac {L}{\lambda }}\right)}R=3200\left({\frac {L}{\lambda }}\right)
Наиболее применяемому электрическому току со стандартной частотой 50 Гц соответствует волна длиной около 6 тысяч километров, именно поэтому мощность излучения обычно пренебрежительно мала по сравнению с мощностью тепловых потерь. Однако, с увеличением частоты тока длина излучаемой волны уменьшается, соответственно возрастает мощность излучения. Проводник, способный излучать заметную энергию, называется антенной.
Понятие частоты относится к переменному току, периодически изменяющему силу и/или направление. Сюда же относится наиболее часто применяемый ток, изменяющийся по синусоидальному закону.
Период переменного тока — наименьший промежуток времени (выраженный в секундах), через который изменения силы тока (и напряжения) повторяются[12]. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц (Гц) соответствует одному периоду в секунду.
сила тока I прямо пропорциональна напряжению U. Это означает следующее: во сколько раз изменяется напряжение, во столько раз изменяется и сила тока.
Сила тока I обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R. Поэтому чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, протекающего в проводнике.
I=UR
Удельное сопротивление:
Причиной электрического сопротивления является тепловое движение образующих материал атомов или молекул. Частицы колеблются около своих мест и мешают перемещению электронов. Это можно сравнить с длинным коридором, в котором одновременно перемещается много людей. И насколько быстро можно двигаться вперед, зависит от различных причин.
