Электрический ток

Общее понятие об электрическом токе

Прежде всего, необходимо понять, что такое электрический ток. Это организованное движение заряженных частиц в проводнике. Для его возникновения нужно создать электрическое поле, под воздействием которого эти заряды начнут двигаться.

Исторические очерки о электричестве

Первые упоминания об электричестве встречаются в древности, когда люди осознали, что янтарь, потертый о шерсть, может притягивать легкие предметы. В конце XVI века английский учёный Джильберт подробно изучал это явление, установив, что многие материалы обладают такими же свойствами. Он назвал эти выбранные им вещества наэлектризованными, что происходит от греческого слова «электрон», означающего янтарь. Сегодня мы говорим, что на подобных телах присутствуют электрические заряды.

Процессы образования электрических зарядов

Заряд создается при близком контакте различных веществ. В случае твердых тел микроскопические неровности препятствуют их полному соприкосновению. При сжатии тел создаются условия для более близкого взаимодействия их поверхностей. Разные тела имеют разные возможности для перемещения электрических зарядов; это различие делит их на проводники и диэлектрики. Металлы, водные растворы и кислоты являются проводниками, тогда как янтарь, кварц и газы — изоляторами.

Основные характеристики электрического тока

Количество электричества и сила тока

Сила тока определяется величиной заряда, проходящего через проводник за единицу времени. Чем больше электронов переместится от одного конца источника к другому, тем выше общий заряд, который называется количеством электричества. Химическое воздействие тока также зависит от величины прошедшего заряда.

Определение напряжения

Мы уже знаем, что электрический ток представляет собой движение зарядов. Это движение происходит под действием электрического поля. Напряжение определяется как работа, совершенная электрическим током, деленная на заряд. Единица измерения напряжения — вольт (В).

Электрическое сопротивление

Сопротивление проводников разных материалов неодинаково. Это электрическое свойство становится основой для анализа электрических цепей, и его величина обозначается буквой R. Сопротивление можно выразить формулой: R = p * L/S, где p — удельное сопротивление, L — длина проводника, а S — площадь поперечного сечения.

Удельное сопротивление различных материалов

Электрическая емкость

Два изолированных проводника могут накапливать электрические заряды, что определяется величиной, называющейся электрической емкостью. Емкость конденсатора зависит от характеристик его конструкций и диэлектриков.

Работа и мощность электрического тока

Электрический ток выполняет физическую работу, определяемую как произведение тока, напряжения и времени. Мощность же напрямую связана с этой работой и измеряется в ваттах.

Основные законы электрического тока

Закон Ома

Существует прямая зависимость между силой тока и напряжением в проводнике. Закон Ома формулируется так: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи.

Закон Джоуля-Ленца

При прохождении тока через проводник выполняется работа, которая превращается в тепло, пропорционально силе тока и времени. Этот процесс позволяет рассчитать рассеиваемую в проводниках энергию.

Закон электромагнитной индукции

Изменение магнитного потока через замкнутый контур генерирует электрический ток. Это явление открыл английский физик Фарадей и стало основой многих современных технологий.

Правило Ленца

Индукционный ток возникает с таким направлением, чтобы противодействовать изменениям магнитного потока, что иллюстрирует закон сохранения энергии. Это явление сопровождается образованием ЭДС самоиндукции.