Каким является электрический ток сила. Постоянный электрический ток

Главная / Электротехника

«Физика - 10 класс»

Электрический ток - направленное движение заряженных частиц. Благодаря электрическому току освещаются квартиры, приводятся в движение станки, нагреваются конфорки на электроплитах, работает радиоприемник и т. д.

Рассмотрим наиболее простой случай направленного движения заряженных частиц - постоянный ток.

Другие ферромагнитные материалы поддерживают магнетизм только при контакте с индуктором магнитного поля; они представляют собой временные магниты, такие как мягкие стали и чистое железо, которые быстро намагничиваются, но сохраняют очень небольшое магнитное поле после исчезновения внешней намагниченности. Электромагниты относятся к этому типу, который только.

Постоянным магнитом является объект, обладающий свойством сохранения магнитного поля, приложенного к нему в течение длительного периода времени после его прекращения. Примерами постоянных магнитных материалов являются определенные сплавы, такие как медь, никель и кобальт; медь, никель и железо; и кобальта и молибдена. Другим постоянным магнитом, хотя и природного происхождения, является сама Земля, с северным и южным полюсами, слегка смещенными относительно ее оси. Это смещение влечет за собой небольшое отклонение между магнитным Северным полюсом и Северным полюсом Земли.

Какой электрический заряд называется элементарным?
Чему равен элементарный электрический заряд?
Чем различаются заряды в проводнике и диэлектрике?

При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда из одной точки в другую. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит (рис. 15.1, а). Поперечное сечение проводника в среднем пересекает одинаковое число электронов в двух противоположных направлениях. Электрический заряд переносится через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в направленном движении (рис. 15.1, б). В этом случае говорят, что по проводнику идёт электрический ток .

Как имам, Земля окружена магнитными силовыми линиями, как показано на рисунке. Эти силовые линии приводят к так называемому земному полю и могут создавать проблемы при намагничивании и размагничивании объектов. Уже было видно, что природный магнит, называемый магнетитом, притягивает железо и сталь и действует на иглы магнитные поля аналогично электрическому току. Теперь это свойство не является исключением магнетита, так как имеется несколько металлов, в частности железа и стали, которые при контакте с магнетитом или вблизи электрического тока приобретают те же магнитные свойства, в в силу чего они не только привлекают железо и сталь, но и привлекают или отталкивают друг друга.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Электрический ток имеет определённое направление.

За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникнет. Полный заряд, переносимый через любое сечение, будет при этом равным нулю, так как заряды разных знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.

Используя вышеупомянутые материалы, изготавливают искусственные магниты: удлиненные металлические части или подковообразную форму, которые обладают вышеупомянутыми магнитными свойствами. Если мелкодисперсные железные опилки помещены на лист бумаги, ниже которого ранее был установлен магнит, можно видеть, что указанные опилки помещены вокруг определенных областей и образуют специальную фигуру, эквивалентную той, что показана на фиг. 5, называемый спектром, состоящий из линий, называемых силовыми линиями.

Как можно вывести из спектра, частицы, как правило, собираются в определенных областях магнита, главным образом на концах. Те области, где соединяются силовые линии, называются магнитными полюсами. Один называется северным полюсом, а другой - южным полюсом; оба притягиваются к магнитным полюсам Земли. 6. Визуализация силовых линий магнита Магнитные силы Если один из полюсов магнита приближается к двум полюсам другого магнита или магнитной стрелки, то отмечается, что один из них притягивается, а другой отталкивается.

Направление тока совпадает с направлением вектора напряжённости электрического поля. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.

Выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой упорядоченное движение электронов - отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не знали.

Поэтому бывает, что между полюсами магнитов действуют силы, подобные тем, которые действуют между электрическими зарядами. Такие силы называются магнитными силами. Формирование новых магнитных полюсов происходит от разлома магнита. Если центральная часть фигуры вращается так, что соседние полюса равны, силовые линии будут отталкивать куски магнита друг от друга. Если центральная часть достаточно мала, силовые линии могут привести к ее вращению, так что разные полюса будут снова бок о бок. Различные полюса привлекают друг друга, в то время как одни и те же полюса отталкивают друг друга. 7.

Действие тока.


Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.

Во-первых, проводник, по которому идёт ток, нагревается.

Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника: например, выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т. д.).

Когда диамагнитный материал подвергается сильному магнитному полю, его индуцированный магнетизм имеет направление, противоположное направлению внешнего магнитного поля. Диамагнитные элементы - это ртуть, золото, висмут и цинк. Парамагнитные материалы Они притягиваются магнитами, но они очень слабо намагничиваются перед магнитным полем этих или соленоида. Его проницаемость очень немного больше, чем у воздуха и его относительной проницаемости, несколько выше, чем когда эти материалы подвержены сильному магнитному полю, наблюдается небольшое выравнивание спина электрона в направлении магнитного потока.

В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитным .

Так, магнитная стрелка вблизи проводника с током поворачивается. Магнитное действие тока в отличие от химического и теплового является основным, так как проявляется у всех без исключения проводников. Химическое действие тока наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов, а нагревание отсутствует у сверхпроводников.

Это выравнивание поддерживается только тогда, когда материал подвергается внешнему магнитному полю. Парамагнитными материалами являются алюминий, платина и медь. Ферромагнитные материалы Они считаются особенностью парамагнитных, поскольку они также облегчают прохождение магнитного поля, но приобретают большую намагниченность. Его проницаемость намного больше, чем у воздуха и его относительной проницаемости, намного выше, чем ферромагнитное железо, никель, кобальт и гадолиний, оксиды, такие как магнетит и некоторые сплавы, такие как пермаллой.

В лампочке накаливания вследствие прохождения электрического тока излучается видимый свет, а электродвигатель совершает механическую работу.


Сила тока.


Если в цепи идёт электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника всё время переносится электрический заряд.

Заряд, перенесённый в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока .

Эти материалы состоят из магнитных доменов. Каждый домен становится небольшим магнитом. До применения сильного магнитного поля такие области распределяются случайным образом, а магнитная составляющая равна нулю. На рисунке 8 показана зависимость между магнитным полем, приложенным к материалу, и величиной магнитного потока, которую он создает на материале. Форма этого типа кривых зависит, помимо прочего, от проницаемости материала. Чем более проницаемый материал, тем больше наклон кривой, т.е. с той же силой магнитного поля, материал будет иметь более высокую плотность потока.

Если через поперечное сечение проводника за время Δt переносится заряд Δq, то среднее значение силы тока равно

Средняя сила тока равна отношению заряда Δq прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени Δt, к этому промежутку времени.

Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным .

Другими факторами, влияющими на форму кривой, являются состояние или состояние материалов, микроструктура, размер зерна, химический состав и т.д. при приложении магнитного поля на ферромагнитном материале происходит обратимый рост магнитных доменов, Рост растет необратимо по мере увеличения поля.

Поскольку вращения начинают происходить в направлениях 9. Наконец, вращение доменов происходит, чтобы ориентироваться в соответствии с полем. Когда все домены ориентированы, плотность магнитного потока достигает постоянной величины, называемой плотностью магнитного потока насыщения. Утюги и мягкие стали с низким содержанием углерода чрезвычайно просты в намагничивании и очень проницаемы. Эти магнитные материалы легко проводят силовые линии или поток. Твердые стали с высоким содержанием углерода и серым чугуном трудно намагничивать и имеют низкую проницаемость.

Сила переменного тока в данный момент времени определяется также по формуле (15.1), но промежуток времени Δt в таком случае должен быть очень мал.

Сила тока, подобно заряду, - величина скалярная. Она может быть как положительной , так и отрицательной . Знак силы тока зависит от того, какое из направлений обхода контура принять за положительное. Сила тока I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I < 0.

Магнитная проницаемость обратно пропорциональна сопротивлению, т.е. материал с высокой магнитной проницаемостью будет иметь небольшое нежелание и наоборот. Нежелание определяется как сопротивление материала, подлежащего намагничиванию под действием магнитного поля. Магнитные свойства материала имеют большое значение из-за влияния их на поведение материалов, когда они находятся под действием внешнего магнитного поля или когда внешнее поле дезактивировано. Поэтому это представляет интерес в круговой намагниченности, где линии закрываются на себе, не покидая кусок.


Связь силы тока со скоростью направленного движения частиц.


Пусть цилиндрический проводник (рис. 15.2) имеет поперечное сечение площадью S.

За положительное направление тока в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q 0 . В объёме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием Δl между ними, содержится nSΔl частиц, где n - концентрация частиц (носителей тока). Их общий заряд в выбранном объёме q = q 0 nSΔl. Если частицы движутся слева направо со средней скоростью υ, то за время все частицы, заключенные в рассматриваемом объёме, пройдут через поперечное сечение 2. Поэтому сила тока равна:

Для каждого материала максимальное значение проницаемости достигается при уровнях намагниченности, значительно ниже насыщения. Он зависит не только от материала, но и от геометрической формы детали и имеет принципиальное значение в продольной намагниченности.

Поэтому магнитная индукция зависит от характеристик соленоида и материала внутри него. На практике воздухопроницаемость считается равной воздухопроницаемости. Абсолютная проницаемость материала будет тогда: На практике относительная проницаемость материалов используется больше, что является безразмерным числом, таким образом, сравнивая изменения проницаемости по отношению к воздуху. Проницаемость. Одним из важнейших свойств магнитных материалов является проницаемость. Рис. 9 Кривая намагничивания и проницаемость закаленного процесса 11.

В СИ единицей силы тока является ампер (А).

Эта единица установлена на основе магнитного взаимодействия токов.

Измеряют силу тока амперметрами . Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.


Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике.


Найдём скорость упорядоченного перемещения электронов в металлическом проводнике. Согласно формуле (15.2) где е - модуль заряда электрона.

Влияние температуры на магнитные свойства Точка Кюри определяется как температура, при которой ферромагнитные материалы не могут быть намагничены внешними силами и в которых они теряют свой остаточный магнетизм. Все ферромагнитные материалы, обладающие магнитным потоком, могут размагничиваться, нагревая их до температуры, равной или превышающей точку Кюри, и позволяя ей остывать до комнатной температуры.

Переход от ферромагнитного к парамагнитному материалу в точке Кюри отменяется, когда материал остывает и снова становится ферромагнитным, потеряв свой остаточный магнетизм. Состояние магнитного поля проявляется в двух эффектах: силе, воздействующей на движущийся электрический заряд или на магнитном полюсе, который в нем, и намагничивающей способности поля в окружающей среде. Каждый из этих эффектов представлен вектором, то есть величиной, снабженной величиной и адресом. Это те, в которых величина магнитной индукции, В, одинакова во всех точках, и ее смысл во всех случаях одинаковый для одного и того же направления.

Пусть, например, сила тока I = 1 А, а площадь поперечного сечения проводника S = 10 -6 м 2 . Модуль заряда электрона е = 1,6 10 -19 Кл. Число электронов в 1 м 3 меди равно числу атомов в этом объёме, так как один из валентных электронов каждого атома меди является свободным. Это число есть n ≈ 8,5 10 28 м -3 (это число можно определить, если решить задачу 6 из § 54). Следовательно,

Они могут быть статическими или переменными. Это те, в которых магнитная индукция поддерживается постоянными по величине, направлению и направлению в любом из ее точек с течением времени. Линии электропередачи магнитного поля. Силовыми линиями магнитного поля являются локусы всех точек, имеющих одну и ту же магнитную индукцию. Эти силовые линии будут совпадать с траекторией, в которой должна следовать электрически заряженная частица, так что магнитное поле не будет оказывать на нее никакого воздействия во время всего ее движения.

Для проведения исследования магнитными частицами в исследуемой детали должно создаваться магнитное поле, то есть оно должно быть намагниченным или намагниченным. Намагниченность или намагниченность в куске может быть выполнена с помощью магнитов или проводников посредством. Намагниченность М, создаваемая в магнитном материале, прямо пропорциональна интенсивности внешнего магнитного поля Н. Когда ферромагнитный материал помещен между указанными полюсами, силовые линии вместо того, чтобы находиться в воздухе, сконцентрированы в ферромагнитном материале.

Как видите, скорость упорядоченного перемещения электронов очень мала. Она во много раз меньше скорости теплового движения электронов в металле.


Условия, необходимые для существования электрического тока.


Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц.

Рисунок Изображение объекта с помощью магнита. Следовательно, указанный материал будет намагничен в продольном направлении, будучи магнитное поле, выровненное по отношению к двум полюсам магнита. При размещении маленькой магнитной стрелки на столе, устроенной так, что она может вращаться в горизонтальной плоскости, проводник помещается в направлении, параллельном оси иглы, когда электрический ток проходит через проводник, можно заметить, что магнитная стрелка вращается и имеет тенденцию располагаться в направлении, перпендикулярном к кабелю.

Однако этого ещё недостаточно для возникновения тока.

Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходима сила, действующая на них в определённом направлении.

Если эта сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за столкновений с ионами кристаллической решётки металлов или нейтральными молекулами электролитов и электроны будут двигаться беспорядочно.

На заряженные частицы, как мы знаем, действует электрическое поле с силой:

Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц.
Только в статическом случае, когда заряды покоятся, электрическое поле внутри проводника равно нулю.

Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника в соответствии с формулой (14.21) существует разность потенциалов. Как показал эксперимент, когда разность потенциалов не меняется во времени, в проводнике устанавливается постоянный электрический ток . Вдоль проводника потенциал уменьшается от максимального значения на одном конце проводника до минимального на другом, так как положительный заряд под действием сил поля перемещается в сторону убывания потенциала.

© 2024 skupaem-auto.ru -- Школа электрика. Полезный информационный портал