Kaj je električni tok v vakuumu. Kaj je elektrika in kaj pomeni trenutno delo? Razloži v preprostem jeziku

Kaj pravzaprav vemo o elektriki danes? Po navedbah sodobne poglede veliko, a če se podrobneje poglobimo v bistvo tega vprašanja, se izkaže, da človeštvo široko uporablja elektriko, ne da bi razumelo pravo naravo tega pomembnega fizičnega pojava.

Namen tega članka ni ovreči doseženega znanstveno-tehničnega uporabljeni rezultati raziskave na področju električnih pojavov, ki se pogosto uporabljajo v vsakdanjem življenju in industriji moderna družba. Toda človeštvo se nenehno sooča s številnimi pojavi in paradoksi, ki ne sodijo v okvir sodobnih teoretičnih idej o električnih pojavih - to kaže na pomanjkanje popolnega razumevanja fizike tega pojava.

Tudi danes znanost pozna dejstva, ko se zdi, da preučevane snovi in materiali kažejo anomalne lastnosti prevodnosti ( ) .

Tudi takšen pojav, kot je superprevodnost materialov, trenutno nima povsem zadovoljive teorije. Obstaja le predpostavka, da je superprevodnost kvantni pojav , ki ga preučuje kvantna mehanika. S skrbnim preučevanjem osnovnih enačb kvantne mehanike: Schrödingerjeve enačbe, von Neumannove enačbe, Lindbladove enačbe, Heisenbergove enačbe in Paulijeve enačbe, potem postane njihova nedoslednost očitna. Dejstvo je, da Schrödingerjeva enačba ni izpeljana, ampak postulirana po analogiji s klasično optiko, ki temelji na posploševanju eksperimentalnih podatkov. Paulijeva enačba opisuje gibanje nabitega delca s spinom 1/2 (na primer elektrona) v zunanjem elektromagnetnem polju, vendar koncept spina ni povezan z resnično rotacijo elementarni delec, in tudi glede spina se domneva, da obstaja prostor stanj, ki nikakor niso povezani s gibanjem elementarnega delca v običajnem prostoru.

V knjigi Anastazije Novykh "Ezoosmos" je omenjen neuspeh kvantne teorije: "Toda kvantno mehanska teorija strukture atoma, ki atom obravnava kot sistem mikrodelcev, ki ne upoštevajo zakonov klasične mehanika, absolutno nepomembno . Na prvi pogled se zdijo argumenti nemškega fizika Heisenberga in avstrijskega fizika Schrödingerja ljudem prepričljivi, a če vse to gledamo z drugega zornega kota, so njuni sklepi le delno pravilni, na splošno pa sta oba popolnoma napačna. . Dejstvo je, da je prvi opisal elektron kot delec, drugi pa kot val. Mimogrede, načelo dualnosti valov-delec je tudi nepomembno, saj ne razkriva prehoda delca v val in obratno. To pomeni, da se od učenih gospodov dobi nekakšna pičva. Pravzaprav je vse zelo preprosto. Na splošno želim povedati, da je fizika prihodnosti zelo preprosta in razumljiva. Glavna stvar je živeti do te prihodnosti. Kar zadeva elektron, postane val le v dveh primerih. Prvi je, ko se zunanji naboj izgubi, to je, ko elektron ne komunicira z drugimi materialnimi predmeti, recimo z istim atomom. Drugi je v predosmičnem stanju, ko se njegov notranji potencial zmanjša.

Isti električni impulzi, ki jih ustvarjajo nevroni živčni sistemčloveka, podpirajo aktivno kompleksno raznoliko delovanje telesa. Zanimivo je, da akcijski potencial celice (val vzbujanja, ki se giblje vzdolž membrane žive celice v obliki kratkotrajne spremembe membranskega potenciala z majhno območje razdražljiva celica) je v določenem območju (slika 1).

Spodnja meja akcijskega potenciala nevrona je pri -75 mV, kar je zelo blizu vrednosti redoks potenciala človeške krvi. Če analiziramo največjo in najmanjšo vrednost akcijskega potenciala glede na nič, potem je zelo blizu zaokroženega odstotka pomen zlata sredina , tj. delitev intervala glede na 62% in 38%:

\(\Delta = 75mV+40mV = 115mV\)

115 mV / 100 % = 75 mV / x 1 ali 115 mV / 100 % = 40 mV / x 2

x 1 = 65,2 %, x 2 = 34,8 %

Vse znano sodobna znanost, snovi in materiali v takšni ali drugačni meri prevajajo elektriko, saj vsebujejo elektrone, sestavljene iz 13 fantomskih Po delcev, ki pa so septonske kepe (»PRIMALNA FIZIKA ALLATRA« str. 61). Edino vprašanje je napetost. električni tok potrebno za premagovanje električnega upora.

Ker so električni pojavi tesno povezani z elektronom, poročilo "PRIMORDIALNA FIZIKA ALLATRA" vsebuje naslednje informacije o tem pomembnem elementarnem delcu: "Elektron je sestavni del atoma, eden glavnih strukturnih elementov snovi. Nastanejo elektroni elektronske lupine atomi vseh trenutno znanih kemičnih elementov. Sodelujejo v skoraj vseh električni pojavi za katere znanstveniki zdaj vedo. Toda kaj v resnici je elektrika, uradna znanost še vedno ne more razložiti, omejeno na splošne fraze, da gre na primer za "skupek pojavov zaradi obstoja, gibanja in medsebojnega delovanja nabitih teles ali delcev električnih nosilcev naboja." Vemo, da elektrika ni neprekinjen pretok, vendar se prenese v porcijah - diskretno».

Po sodobnih zamislih: elektrika - to je skupek pojavov zaradi obstoja, interakcije in gibanja električnih nabojev. Toda kaj je električni naboj?

Električni naboj (količina električne energije) je fizična skalarno(vrednost, katere vsako vrednost je mogoče izraziti z eno pravo število), ki določa sposobnost teles, da so vir elektromagnetnih polj in sodelujejo v elektromagnetni interakciji. Električni naboji so razdeljeni na pozitivne in negativne (ta izbira v znanosti velja za povsem pogojno in vsakemu od nabojev je dodeljen dobro opredeljen predznak). Telesa, nabita z nabojem enakega predznaka, se odbijajo, nasprotno nabita telesa pa se privlačijo. Ko se nabita telesa premikajo (tako makroskopska telesa kot mikroskopski nabiti delci, ki prenašajo električni tok v prevodnikih), nastane magnetno polje in pojavi se pojavi, ki omogoča vzpostavitev razmerja med elektriko in magnetizmom (elektromagnetizem).

Elektrodinamika preučuje elektromagnetno polje v najbolj splošnem primeru (to je, da se upoštevajo časovno odvisna spremenljiva polja) in njegovo interakcijo s telesi, ki imajo električni naboj. Klasična elektrodinamika upošteva le neprekinjene lastnosti elektromagnetnega polja.

kvantna elektrodinamika študij elektromagnetna polja, ki imajo diskontinuirane (diskretne) lastnosti, katerih nosilci so kvanti polja – fotoni. Interakcija elektromagnetno sevanje z nabitimi delci se v kvantni elektrodinamiki obravnava kot absorpcija in emisija fotonov z delci.

Vredno je razmisliti, zakaj se magnetno polje pojavi okoli prevodnika s tokom ali okoli atoma, po čigar orbitah se premikajo elektroni? Dejstvo je, da " kar danes imenujemo elektrika, je pravzaprav posebno stanje septonskega polja , v procesih, pri katerih elektron v večini primerov sodeluje enakopravno s svojimi drugimi dodatnimi "komponentami" ” (»PRIMARNA FIZIKA ALLATRA«, str. 90) .

In toroidna oblika magnetnega polja je posledica narave njegovega izvora. Kot pravi članek: »Glede na fraktalne vzorce v vesolju, pa tudi na dejstvo, da je septonsko polje v materialni svet znotraj 6 dimenzij je temeljno, enotno polje, na katerem temeljijo vse interakcije, ki jih pozna moderna znanost, potem lahko trdimo, da imajo vse tudi obliko torusa. In ta izjava je lahko za sodobne raziskovalce še posebej znanstveni interes.. Zato bo elektromagnetno polje vedno imelo obliko torusa, kot je septonski torus.

Razmislite o spirali, skozi katero teče električni tok in kako natančno nastane njegovo elektromagnetno polje ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

riž. 2. Linije polja pravokotnega magneta

riž. 3. Polje spirale s tokom

riž. 4. Črte sile posameznih odsekov spirale

riž. 5. Analogija med črte sile spirale in atomi z elektroni, ki krožijo

riž. 6. Ločen fragment spirale in atoma s silami

IZHOD: človeštvo še ni spoznalo skrivnosti skrivnostnega pojava elektrike.

Petr Totov

ključne besede: PRIMORDIALNA FIZIKA ALLATRA, električni tok, elektrika, narava elektrike, električni naboj, elektromagnetno polje, kvantna mehanika, elektron.

Literatura:

Novo. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 str. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Poročilo "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" mednarodne skupine znanstvenikov International družbeno gibanje ALLATRA, ur. Anastasia Novykh, 2015;

Električni in elektromagnetni pojavi.

1 možnost.Obvezni del.

1. Kakšna je definicija električnega naboja? ampak)t; b)q; v)jaz; G)s;

2. Kos svile je bil drgnjen ob steklo. Ali sta se eno ali obe telesi naelektreli? Kateri naboji so se pojavili na kosu svile in na steklu? A) Oba, na svili - negativ, na steklu - pozitiv; b) oboje, na kos svile - pozitivno. Na steklu - negativ; c) Kos svile dobi negativni naboj, steklo pa ne; d) samo steklo dobi pozitiven naboj.

3. Določi naboj drugega telesa. A) negativno b) pozitivno; c) 0

4. Atom je sestavljen iz: a) protoni in nevtroni; b) elektroni, protoni c) nevtroni in elektroni; d) elektroni in jedra.

5 . Kateri delci sestavljajo jedro? a) elektroni in protoni; b) protoni in nevtroni; c) elektroni in nevtroni;

c) molekule in elektroni.

6. Kakšne električne naboje imata elektron in proton? a) elektronsko negativno, protonsko pozitivno; b) elektronsko pozitivno, protonsko negativno; c) elektron in proton - pozitivno; d) elektron in proton - negativno;

7. Koliko elektronov je v nevtralnem atomu vodika? a) 1; b) 2; v 3; d) 0;

8. Kaj je električni tok? a) Usmerjeno gibanje nabitih delcev; b) naključno gibanje nabitih delcev; c) usmerjeno gibanje atomov; d) usmerjeno gibanje molekul;

9. Tok, ki teče skozi žarilno nitko, 0,3 A, napetost žarnice je 6 V. Kakšen je električni upor žarilne nitke? a) 2 ohma; b) 1,8 ohmov; c) 20 Ohmov; d) 0,5 ohmov;

10. Kako dolgo morate vzeti bakreno žico s površino prečni prerez 0,5 mm 2 tako da je upor 34 ohmov?

11. Kolikšna je moč električnega toka v električnem štedilniku pri napetosti 200 V in toku 2A?

a) 100 W; b) 400 W; c) 0,01 W; d) 1 kW;

12. Kaj fizična količina se izračuna po formuli Q \u003d I 2 R t? a) moč električnega toka; b) količina toplote, ki se sprosti v odseku električnega tokokroga; c) električni naboj, ki teče v vezju skozi čast; d) količina toplote, ki se sprosti na enoto časa.

13. Določite strošek porabljene energije pri uporabi televizorja 2 uri. Moč televizorja je 100 W, strošek 1 kWh pa 80 kopekov.

14. Obstaja jekleni magnet. Če ga prepolovite med A in B, kakšno magnetno lastnost bo imel konec B?

N A B S a) bo severni magnetni pol; b) bo južni magnetni pol;

c) ne bo imel magnetno polje; d) najprej bo severno, nato pa

južni magnetni pol.

15. Slika prikazuje diagram električnega tokokroga. Kolikšen je skupni upor vezja?

16. Dolžina vodnika se je zmanjšala za 2-krat. Kako se bo odpor spremenil?

2 ohmski prevodnik? a) se bo povečala za 2-krat; b) se bo zmanjšal za 2-krat; c) se ne bo spremenilo

d) se bo zmanjšal za 4-krat;

17. Aluminij in bakrena žica imajo enako dolžino in enako

območje odseka. Katera žica ima večji upor?

2 ohma a) aluminijast vodnik; b) baker; c) enak upor;

G ) ni dovolj podatkov, nemogoče je vedeti

18. Kako se bo spremenila jakost toka v odseku vezja, če je pri konstantnem uporu

2 Vsemogočni, da poveča napetost na svojih koncih za 2-krat?

a) se bo zmanjšal za 2-krat; b) se bo povečala za 2-krat; c) se ne bo spremenilo

d) se bo zmanjšal za 4-krat;

. Dodatni del.

19. Kako se vklopijo varovalke, ki ob preobremenitvah prekinejo električno omrežje stanovanja, zaporedno ali vzporedno z vklopljenimi električnimi aparati v stanovanju? Utemeljite odgovor.

20. Skupni upor dveh zaporedno povezanih žarnic z uporom 15 ohmov vsaka in reostata je 54 ohmov. Določite upor reostata.

21. Izračunajte jakost toka, ki poteka skozi bakreno žico dolžine 100 m in s površino prečnega prereza 0,5 mm 2 pri napetosti 6,8 V.

Električni in elektromagnetni pojavi. 11 možnost.

Obvezni del.1. Kakšna je merska enota za naboj (količina električne energije)? a) v amperih; b) v ohmih;

B) v voltih; d) v Coulomb;

2 . Določite naboj drugega telesa. a) samo pozitivno;

b) samo negativno;

G ) je lahko negativna oz

+ ? pozitivno; Nič od tega

Ne bo spremenila.

3. Kakšen atom kemični element vsebuje 15 elektronov? a) kisik; b) fosfor; c) ogljik; d) fluor;

Kateri atom ima skupni naboj vseh elektronov q= - 1,6 10 -19 C? a) kisik; b) dušik; c) vodik; d) jod;

5..Kakšen električni naboj imata elektron in nevtron? a) elektron je negativen, nevtron je pozitiven; b) elektronsko pozitivno, nevtronsko negativno; c) elektronsko in nevtronsko negativno; d) elektron je negativen, nevtron nima naboja.

6. Kolikšen je naboj jedra atoma helija?. a) +4; b) -4; c) +2; d) -2;

7. En elektron, ločen od atoma helija. Kako se imenuje nastali delec? Kakšen je njegov naboj?

a) pozitivni ion; b) negativni ion; c) proton; d) nevtron;

8. Za smer toka se vzame: 1) smer, v kateri naj se premikajo pozitivni naboji; 2) smer, v kateri naj se premikajo negativno nabiti delci; 3) smer gibanja elektronov; 4) smer od pozitivnega pola vira do negativnega. a) 1; b) 2; v 3; d) 1 in 4;

9. Kolikšna je napetost v odseku električnega tokokroga z uporom 20 ohmov pri jakosti toka 2 A v tokokrogu?

A) 40 V; b) 4 V; c) 10 V; d) 0,01 V;

10 .Kakšen je upor aluminijaste žice dolžine 80 cm in s površino prečnega prereza 0,2 mm 2?

11. Dva bakrena prevodnika imata enako dolžino, površina preseka prvega vodnika pa je 2-krat večja. Kateri vodnik ima večji upor? a) upori so enaki; b) prvi ima 2-krat več; c) prvi ima manj kot 2-krat; d) drugi ima 4-krat več;

12 . Napetost na koncih odseka se je zmanjšala za 4-krat. Kako se bo sedanji spremenil v tem razdelku ? A) se ne bo spremenilo

b) se bo povečal za 4-krat; c) se bo zmanjšal za 4-krat; d) se bo zmanjšal za 2-krat;

13. Po kateri formuli izračunamo moč električnega toka? ampak) A = IU t;b) P =I t;v) Q=I 2 Rt;G) jaz = ;

14. Koliko toplote se sprosti v prevodniku z uporom 20 ohmov v 10 minutah pri jakosti toka 2 A v vezju?

a) 480 kJ; b) 48 kJ; c) 24 kJ; d) 400 J;

15 . Kako se imenuje merska enota za napetost? A) vat b) Amper; c) volt; d) Joule;

16. V električni tokokrog so vključene 4 električne žarnice. 1

Kateri od njih so povezani zaporedno?

a) samo 1 in 2; b) samo 1 in 4; c) vse;

d) ni zaporedno povezanih svetilk;

17. Na enega s polov magnetne igle približal iglo. 2

Pol puščice je bil potegnjen k igli. Ali lahko služi

dokaz, da je bila igla magnetizirana?

a) da; b) ne; 3

18. Reostat je priključen na vezje, kot je prikazano na diagramu. Kako bo

odčitki ampermetra se spremenijo pri premikanju drsnika reostata

v prav?

a) se bo povečal

b) zmanjšanje;

c) se ne bo spremenilo

d) postane enako 0;

Dodatni del. 19. Aluminijaste in bakrene žice imajo enake mase in enake površine preseka. Katera žica ima večji upor?

20. V spirali električnega grelnika iz niklinske žice s površino prečnega prereza 0,1 mm 2, pri napetosti 220 V, tok 4 A. Kakšna je dolžina žica, ki sestavlja spiralo?

21. Zakaj v kartušo namesto pregorele varovalke ni mogoče vstaviti nobenega kovinskega predmeta, kot je žebelj?

Elektrika. (test št. 1)

13 Kaj je energija vezi?

15 Zakon o ohranitvi naboja.

28. Kaj kaže upornost? Poimenovanje. Merska enota.

29. Kaj je upor? Poimenovanje. Kaj je reostat? Kakšna je razlika?

30 Formulirajte Ohmov zakon.

31 Kaj je kratek stik?

Elektrika. (test št. 1)

1. Ali sta eno ali obe telesi naelektreni zaradi trenja?

2. Kateri dve vrsti električnih nabojev obstajata v naravi?

3. Kako se imenuje enota naboja?

4. Katere snovi imenujemo prevodniki? Dielektriki? Kaj je ozemljitev? Na kateri lastnini temelji?

5. Ali je mogoče za nedoločen čas zmanjševati obremenitev?

6. Kateri naboj se imenuje elementarni?

7. Kdo je odkril elektron in kdaj? Kako je elektron nabit?

8 Kdo in kdaj je odkril zgradbo atoma? Kako je urejen atom?

9. Kakšna je razlika med alfa žarki, beta žarki, gama žarki?

10. Kako se atomi različnih kemičnih elementov razlikujejo med seboj?

11. Kaj so pozitivni in negativni ioni?

12. Iz katerih delcev je sestavljeno atomsko jedro?

13 Kaj je energija vezi?

14. Kateri nabiti delci nosijo naboj vzdolž prevodnika? (kovina)

15 Zakon o ohranitvi naboja.

16. Kaj je električno polje?.

17. Naštej glavne lastnosti električno polje.

18. V katerem primeru električno polje poveča hitrost delca in v katerem jo zmanjša?

19. Kaj je električni tok? Kateri pogoji so potrebni za obstoj toka?

20 Naštej dejanja, ki jih zagotavlja električni tok.

21. Vir toka. Kdo je izumil prvi vir energije in kdaj?

22. Iz česa je sestavljen električni tokokrog?

23. Katera smer je izbrana za smer toka?

24. Kakšna je trenutna moč? Formula. Merska enota. Kako se imenuje naprava za merjenje toka? Kako je ampermeter priključen na vezje?

25. Kaj je električna napetost? Poimenovanje. Merska enota. Formula.

26. Kako se imenuje naprava za merjenje napetosti? Kako je voltmeter priključen na vezje?

27. Kaj je značilno in kako se pokaže električni upor? Formula. Merska enota?

Predstavlja električno inštalacijo. Kaj to je vir tok, ampak kaj ...

Kovine v trdnem stanju imajo, kot je znano, kristalno strukturo. Delci v kristalih so razporejeni v določenem vrstnem redu in tvorijo prostorsko (kristalno) mrežo.

Pozitivni ioni se nahajajo na vozliščih kovinske kristalne mreže, prosti elektroni pa se premikajo v prostoru med njimi. Prosti elektroni niso vezani na jedra svojih atomov (slika 53).

riž. 53. Kristalna celica kovinski

Negativni naboj vseh prostih elektronov je po absolutni vrednosti enak pozitivnemu naboju vseh ionov v mreži. Zato je v normalnih pogojih kovina električno nevtralna. Prosti elektroni v njej se premikajo naključno. Če pa se v kovini ustvari električno polje, se bodo prosti elektroni začeli premikati v smeri pod delovanjem električnih sil. Prišlo bo do električnega toka. V tem primeru se ohrani naključno gibanje elektronov, tako kot se ohrani naključno gibanje v jati mušic, ko se pod vplivom vetra premika v eno smer.

torej električni tok v kovinah je urejeno gibanje prostih elektronov.

Mandelstam Leonid Isaakovič (1879-1944)
ruski fizik, akademik. Pomemben je prispeval k razvoju radiofizike in radiotehnike.

Papaleksi Nikolaj Dmitrijevič (1880-1947)
ruski fizik, akademik. Ukvarjal se je z raziskavami na področju radiotehnike, radiofizike, radioastronomije.

Dokaz, da je tok v kovinah posledica elektronov, so bili poskusi naših fizikov Leonida Isaakoviča Mandelstama in Nikolaja Dmitrieviča Papaleksija ter ameriških fizikov Balfourja Stewarta in Roberta Tolmana.

Hitrost gibanja samih elektronov v prevodniku pod delovanjem električnega polja je majhna - nekaj milimetrov na sekundo, včasih pa celo manj. Toda takoj, ko se v prevodniku pojavi električno polje, se širi po celotni dolžini prevodnika z ogromno hitrostjo, ki je blizu hitrosti svetlobe v vakuumu (300.000 km / s).

Hkrati s širjenjem električnega polja se vsi elektroni začnejo premikati v isti smeri po celotni dolžini prevodnika. Torej, na primer, ko je vezje električne svetilke zaprto, se elektroni, ki so prisotni v spirali žarnice, prav tako začnejo premikati urejeno.

To bo pomagalo razumeti s primerjavo električnega toka s tokom vode v vodovodnem sistemu in širjenja električnega polja s širjenjem vodnega tlaka. Ko se voda dvigne v vodni stolp, se tlak (tlak) vode zelo hitro razširi po vsej vodovodni sistem. Ko odpremo pipo, je voda že pod pritiskom in takoj začne teči. Toda voda, ki je bila v njem, teče iz pipe, voda iz stolpa pa bo prišla do pipe veliko pozneje, saj se gibanje vode odvija z nižjo hitrostjo, kot se širi pritisk.

Ko govorijo o hitrosti širjenja električnega toka v prevodniku, mislijo na hitrost širjenja električnega polja vzdolž prevodnika.

Električni signal, poslan na primer po žici iz Moskve v Vladivostok (s = 8000 km), prispe tja v približno 0,03 s.

vprašanja

Kako razložiti, da je kovina v normalnih pogojih električno nevtralna?
Kaj se zgodi z elektroni kovine, ko se v njej pojavi električno polje?
Kaj je električni tok v kovini?
Kakšna hitrost je mišljena, ko govorimo o hitrosti širjenja električnega toka v prevodniku?

Naloga

S pomočjo interneta poiščite, kako hitro se gibljejo elektroni v kovinah. Primerjaj ga s svetlobno hitrostjo.

Kaj se imenuje trenutna moč? To vprašanje se je med razpravo pojavilo več kot enkrat ali dvakrat. različna vprašanja. Zato smo se odločili, da se s tem ukvarjamo bolj podrobno in to bomo poskušali narediti čim več. v preprostem jeziku brez ogromnega števila formul in nerazumljivih izrazov.

Torej, kaj se imenuje električni tok? To je usmerjen tok nabitih delcev. Toda kaj so ti delci, zakaj se nenadoma premikajo in kam? To ni zelo jasno. Poglejmo si torej to vprašanje bolj podrobno.

Začnimo z vprašanjem o nabitih delcih, ki so pravzaprav nosilci električnega toka. V različnih snoveh se razlikujejo. Kaj je na primer električni tok v kovinah? To so elektroni. V plinih, elektronih in ionih; v polprevodnikih - luknje; v elektrolitih pa so to kationi in anioni.

Ti delci imajo določen naboj. Lahko je pozitiven ali negativen. Opredelitev pozitivnega in negativnega naboja je podana pogojno. Delci z enakim nabojem se odbijajo, delci z nasprotnimi naboji pa se privlačijo.

Na podlagi tega se izkaže logično, da se bo gibanje zgodilo od pozitivnega pola do negativnega. In potem velika količina Na enem nabitem polu so nabiti delci, več se jih bo premaknilo na pol z drugačnim predznakom.
Ampak to je vse globoka teorija, zato vzemimo konkreten primer. Recimo, da imamo vtičnico, na katero ni priključena nobena naprava. Je tam tok?
Za odgovor na to vprašanje moramo vedeti, kaj sta napetost in tok. Da bo bolj jasno, si oglejmo to na primeru cevi z vodo. Preprosto povedano, cev je naša žica. Prečni prerez te cevi je napetost električno omrežje, pretok pa je naš električni tok.
Vrnemo se v naš izhod.Če potegnemo analogijo s cevjo, potem je izhod brez priključenih električnih naprav cev, zaprta z ventilom. Se pravi, ni elektrike.

Toda tam je napetost. In če je treba v cevi, da se pojavi tok, odpreti ventil, potem je za ustvarjanje električnega toka v prevodniku potrebno priključiti obremenitev. To lahko storite tako, da vtič vstavite v vtičnico.
Seveda je to zelo poenostavljena predstavitev vprašanja in nekateri strokovnjaki mi bodo našli napake in opozorili na netočnosti. Toda daje idejo o tem, kaj se imenuje električni tok.

Enosmerni in izmenični tok

Naslednje vprašanje, ki ga predlagamo, da razumemo, je: kaj je izmenični tok in enosmerni tok. Navsezadnje mnogi teh konceptov ne razumejo povsem pravilno.

Stalni tok je tok, ki sčasoma ne spremeni svoje velikosti in smeri. Pogosto se pulzirajoči tok imenuje tudi konstanta, vendar se pogovorimo o vsem po vrsti.

Za enosmerni tok je značilno, da enako število električnih nabojev nenehno nadomešča drug drugega v isti smeri. Smer je od enega pola do drugega.
Izkazalo se je, da ima prevodnik vedno pozitiven ali negativen naboj. In sčasoma je nespremenjen.

Opomba! Pri določanju smeri enosmerni tok lahko pride do nedoslednosti. Če tok nastane s gibanjem pozitivno nabitih delcev, potem njegova smer ustreza gibanju delcev. Če tok tvori gibanje negativno nabitih delcev, se šteje, da je njegova smer nasprotna gibanju delcev.

Toda v okviru koncepta enosmernega toka pogosto imenujemo tako imenovani pulzirajoči tok. Od konstante se razlikuje le po tem, da se njena vrednost sčasoma spreminja, hkrati pa ne spreminja svojega predznaka.
Recimo, da imamo tok 5 A. Za enosmerni tok bo ta vrednost skozi celotno časovno obdobje nespremenjena. Za pulzirajoči tok bo v enem časovnem obdobju 5, v drugem 4 in v tretjem 4,5. Toda hkrati se v nobenem primeru ne zmanjša pod ničlo in ne spremeni svojega predznaka.

Ta valovit tok je zelo pogost pri pretvarjanju izmeničnega toka v enosmerni. Prav ta pulzirajoči tok proizvaja vaš inverter ali diodni most v elektroniki.
Ena od glavnih prednosti enosmernega toka je, da ga je mogoče shraniti. To lahko storite z lastnimi rokami, z uporabo baterij ali kondenzatorjev.

Izmenični tok

Da bi razumeli, kaj je izmenični tok, si moramo predstavljati sinusoido. Prav ta ravna krivulja najbolje označuje spremembo enosmernega toka in je standard.

	Tako kot sinusni val tudi izmenični tok spreminja svojo polarnost s konstantno frekvenco. V enem obdobju je pozitiven, v drugem pa negativen.
	Zato neposredno v prevodniku gibanja ni nosilcev naboja kot takih. Če želite to razumeti, si predstavljajte val, ki se zaletava ob obalo. Pomika se v eno smer in nato v nasprotno smer. Posledično se zdi, da se voda premika, vendar ostane na mestu.
	Na podlagi tega je za izmenični tok zelo pomemben dejavnik postane njena stopnja spremembe polarnosti. Ta faktor se imenuje frekvenca. Višja kot je ta frekvenca, pogosteje se polarnost izmeničnega toka spreminja na sekundo. Pri nas za to vrednost obstaja standard - je 50Hz. To pomeni, da izmenični tok spremeni svojo vrednost iz skrajno pozitivne v skrajno negativne 50-krat na sekundo.
	Toda ne obstaja samo izmenični tok s frekvenco 50 Hz. Številna oprema deluje na izmenični tok različnih frekvenc. Konec koncev, s spreminjanjem frekvence izmeničnega toka, lahko spremenite hitrost vrtenja motorjev. Dobiš lahko tudi več visokozmogljivo obdelava podatkov – na primer v naborih čipov vaših računalnikov in še veliko več.

Opomba! Na primeru navadne žarnice lahko jasno vidite, kaj sta izmenični in enosmerni tok. To je še posebej očitno pri nekvalitetnih diodnih žarnicah, če pa dobro pogledate, lahko to opazite tudi na navadni žarnici z žarilno nitko. Pri delovanju na enosmerni tok gorijo z enakomerno svetlobo, pri delovanju na izmenični tok pa rahlo utripajo.

Kaj je moč in gostota toka?

No, ugotovili smo, kaj je enosmerni in kaj izmenični tok. Verjetno pa imate še veliko vprašanj. Poskušali jih bomo obravnavati v tem razdelku našega članka.

Iz tega videoposnetka lahko izveste več o tem, kaj je moč.

In prvo od teh vprašanj bo: kakšna je napetost električnega toka? Napetost je potencialna razlika med dvema točkama.

Takoj se postavlja vprašanje, kakšen je potencial? Zdaj mi bodo profesionalci spet zamerili, a povejmo takole: to je presežek nabitih delcev. To pomeni, da obstaja ena točka, kjer je presežek nabitih delcev - in obstaja druga točka, kjer je teh nabitih delcev več ali manj. Ta razlika se imenuje napetost. Meri se v voltih (V).

Za primer vzemimo navadno vtičnico. Verjetno vsi veste, da je njegova napetost 220V. V vtičnici imamo dve žici in napetost 220V pomeni, da je potencial ene žice večji od potenciala druge žice samo za teh 220V.
Potrebujemo razumevanje koncepta napetosti, da bi razumeli, kakšna je moč električnega toka. Čeprav s strokovnega vidika ta izjava ne drži povsem. Električni tok nima moči, ampak je njegov derivat.

Da bi razumeli to točko, se vrnimo k naši analogiji vodovodne cevi. Kot se spomnite, je presek te cevi napetost, pretok v cevi pa tok. Torej: moč je količina vode, ki teče skozi to cev.
Logično je domnevati, da je pri enakih prerezih, torej napetostih, močnejši tok, torej električni tok, večji je pretok vode, ki se premika skozi cev. V skladu s tem se bo več moči preneslo na potrošnika.
Če pa lahko po analogiji z vodo prenesemo strogo določeno količino vode skozi cev določenega odseka, saj se voda ne stisne, potem z električnim tokom ni vse tako. Skozi kateri koli prevodnik lahko teoretično prenesemo kateri koli tok. Toda v praksi bo prevodnik majhnega prereza pri visoki gostoti toka preprosto izgorel.

V zvezi s tem moramo razumeti, kakšna je gostota toka. Grobo rečeno, to je število elektronov, ki se premikajo skozi določen del prevodnika na enoto časa.
To število mora biti optimalno. Konec koncev, če vzamemo prevodnik velikega prereza in skozi njega prenašamo majhen tok, bo cena takšne električne instalacije visoka. Hkrati, če vzamemo prevodnik majhnega prereza, se bo zaradi visoke gostote toka pregrel in hitro izgorel.
V zvezi s tem ima PUE ustrezen odsek, ki vam omogoča izbiro vodnikov glede na gospodarsko gostoto toka.

Toda nazaj k konceptu, kaj je trenutna moč? Kot smo razumeli po naši analogiji, je pri istem odseku cevi prenesena moč odvisna samo od trenutne moči. Toda če se presek naše cevi poveča, to pomeni, da se napetost poveča, v tem primeru na enake vrednosti pretoka, se bodo prenesle popolnoma različne količine vode. Enako velja za elektriko.

Višja kot je napetost, manj toka je potrebno za prenos enake moči. Zato se visokonapetostni daljnovodi uporabljajo za prenos velike moči na dolge razdalje.

Konec koncev je vod s prečnim prerezom žice 120 mm 2 za napetost 330 kV sposoben oddajati večkrat večjo moč v primerjavi z linijo enakega preseka, vendar z napetostjo 35 kV. Čeprav se imenuje trenutna moč, bodo enaki.

Metode za prenos električnega toka

Ugotovili smo, kaj je tok in napetost. Čas je, da ugotovimo, kako porazdeliti električni tok. To vam bo omogočilo, da se boste v prihodnosti počutili bolj samozavestno pri ravnanju z električnimi napravami.

Kot smo že povedali, je tok lahko spremenljiv in konstanten. V industriji in v vaših vtičnicah se uporablja izmenični tok. Pogosteje je, ker je lažje ožičiti. Dejstvo je, da je spreminjanje enosmerne napetosti precej težko in drago, izmenično napetost pa lahko spremenite z običajnimi transformatorji.

Opomba! Noben AC transformator ne bo deloval na enosmerni tok. Ker so lastnosti, ki jih uporablja, lastne le izmeničnemu toku.

Toda to sploh ne pomeni, da se enosmerni tok ne uporablja nikjer. Ima drugega uporabna lastnost, kar ni neločljivo v spremenljivki. Lahko se kopiči in shrani.
V zvezi s tem se enosmerni tok uporablja v vseh prenosnih električnih napravah, v železniški promet, kot tudi v nekaterih industrijskih objektih, kjer je treba ohraniti delovanje tudi po popolni prekinitvi napajanja.

Najpogostejši način shranjevanja električna energija, so baterije za ponovno polnjenje. Imajo posebne kemične lastnosti, ki omogoča kopičenje in nato, če je potrebno, daje enosmerni tok.
Vsaka baterija ima strogo omejeno količino shranjene energije. Imenuje se zmogljivost baterije, deloma pa jo določa začetni tok baterije.
Kolikšen je začetni tok baterije? To je količina energije, ki jo lahko baterija odda v samem začetnem trenutku priklopa bremena. Bistvo je, da je odvisno od fizikalne in kemijske lastnosti Baterije se razlikujejo po načinu sproščanja shranjene energije.

Nekateri lahko dajo takoj in veliko. Zaradi tega se seveda hitro izpraznijo. In drugi dajejo dolgo, a malo. poleg tega pomemben vidik baterija je sposobnost vzdrževanja napetosti.
Dejstvo je, da se, kot pravijo v navodilih, pri nekaterih baterijah, ko se zmogljivost vrne, postopoma zmanjšuje tudi njihova napetost. In druge baterije lahko dajo skoraj celotno zmogljivost z enako napetostjo. Na podlagi teh osnovnih lastnosti so ti skladišči izbrani za električno energijo.
Za prenos enosmernega toka se v vseh primerih uporabljata dve žici. To je pozitivna in negativna žica. Rdeča in modra.

Izmenični tok

Toda z izmeničnim tokom je vse veliko bolj zapleteno. Lahko se prenaša preko ene, dveh, treh ali štirih žic. Da bi to razložili, se moramo ukvarjati z vprašanjem: kaj je trifazni tok?

Izmenični tok generira generator. Običajno imajo skoraj vsi trifazno strukturo. To pomeni, da ima generator tri izhode in vsak od teh izhodov proizvaja električni tok, ki se od prejšnjih razlikuje za kot 120⁰.

Da bi to razumeli, se spomnimo naše sinusoide, ki je model za opis izmeničnega toka in po zakonitostih katerega se spreminja. Vzemimo tri faze - "A", "B" in "C" in vzemimo določeno točko časa. Na tej točki je sinusni val faze "A" na ničelni točki, sinusni val faze "B" je na skrajni pozitivni točki, sinusni val faze "C" pa na skrajni negativni točki.
Vsako naslednjo enoto časa se bo izmenični tok v teh fazah spreminjal, vendar sinhrono. Se pravi skozi določen čas, v fazi "A" bo negativni maksimum. V fazi "B" bo nič, v fazi "C" pa pozitiven maksimum. In čez nekaj časa se bodo spet spremenili.

Posledično se izkaže, da ima vsaka od teh faz svoj potencial, ki se razlikuje od potenciala sosednje faze. Zato mora biti med njima nekaj, kar ne prevaja elektrike.
Ta potencialna razlika med dvema fazama se imenuje omrežna napetost. Poleg tega imajo potencialno razliko glede na zemljo - ta napetost se imenuje faza.
In tako, če je omrežna napetost med tema fazama 380V, potem je fazna napetost 220V. Razlikuje se za vrednost v √3. To pravilo velja vedno za vsako napetost.

Na podlagi tega, če potrebujemo napetost 220 V, lahko vzamemo eno fazno žico in žico, ki je togo povezana z zemljo. In dobimo enofazno 220V omrežje. Če potrebujemo 380V omrežje, potem lahko vzamemo samo kateri koli 2 fazi in priključimo kakšno grelno napravo, kot je v videu.

Toda v večini primerov se uporabljajo vse tri faze. Vsi močni porabniki so priključeni na trifazno omrežje.

Izhod

Kaj se je zgodilo indukcijski tok, kapacitivni tok, zagonski tok, tok brez obremenitve, tokovi negativnega zaporedja, potepuški tokovi in še veliko več, preprosto ne moremo upoštevati v enem članku.

Navsezadnje je vprašanje električnega toka precej obsežno in za njegovo preučitev je bila ustvarjena celotna znanost o elektrotehniki. Res pa upamo, da smo lahko glavne vidike tega vprašanja razložili v dostopnem jeziku in zdaj vam električni tok ne bo nekaj groznega in nerazumljivega.

Pogoji za pojav toka

Sodobna znanost je ustvarila teorije, ki pojasnjujejo naravnih procesov. Številni procesi temeljijo na enem od modelov zgradbe atoma, t.i planetarni model. Po tem modelu je atom sestavljen iz pozitivno nabitega jedra in negativno nabitega oblaka elektronov, ki obdaja jedro. Razne snovi, sestavljeni iz atomov, so večinoma stabilni in nespremenjeni v svojih lastnostih v nespremenjenih pogojih okolje. Toda v naravi obstajajo procesi, ki lahko spremenijo stabilno stanje snovi in povzročijo v teh snoveh pojav, imenovan električni tok.

Tak osnovni proces za naravo je trenje. Marsikdo ve, da če si lase počešete z glavnikom iz določenih vrst plastike ali oblečete oblačila iz določenih vrst tkanin, pride do sprijemanja. Lasje privlačijo in se lepijo na glavnik, enako se zgodi z oblačili. Ta učinek je razložen s trenjem, ki krši stabilnost materiala glavnika ali tkanine. Elektronski oblak se lahko premika glede na jedro ali se delno zruši. In posledično snov pridobi električni naboj, katerega znak določa struktura te snovi. Električni naboj, ki nastane zaradi trenja, se imenuje elektrostatični.

Izkaže se par nabitih snovi. Vsaka snov ima specifično električni potencial. Na prostor med dvema nabitima snovmama deluje električno polje, v tem primeru elektrostatično polje. Učinkovitost elektrostatičnega polja je odvisna od velikosti potencialov in je opredeljena kot potencialna razlika ali napetost.

Ko nastane napetost, se v prostoru med potencialoma pojavi usmerjeno gibanje nabitih delcev snovi - električni tok.

Kje teče električni tok?

V tem primeru se bodo potenciali zmanjšali, če se trenje ustavi. In na koncu bodo potenciali izginili, snovi pa bodo spet postale stabilne.

Če pa se proces nastajanja potencialov in napetosti nadaljuje v smeri njihovega naraščanja, se bo tok povečal tudi v skladu z lastnostmi snovi, ki zapolnjujejo prostor med potencialoma. Najbolj očiten prikaz takšnega procesa je strela. Trenje naraščajočih in padajočih zračnih tokov drug proti drugemu vodi do pojava velike napetosti. Posledično en potencial tvorijo navzgornji vleki na nebu, drugi pa navzdol v zemlji. In na koncu se zaradi lastnosti zraka pojavi električni tok v obliki strele.

Prvi vzrok električnega toka je napetost.
Drugi razlog za pojav električnega toka je prostor, v katerem deluje napetost – njegove dimenzije in s čim je napolnjena.

Napetost izhaja iz več kot le trenja. Tudi drugi fizikalni in kemični procesi, ki porušijo ravnovesje atomov snovi, vodijo do pojava stresa. Tudi napetost nastane le kot posledica interakcije

ena snov z drugo snovjo;
ena ali več snovi s poljem ali sevanjem.

Stres lahko izvira iz:

kemična reakcija, ki poteka v snovi, na primer v vseh baterijah in akumulatorjih, pa tudi v vseh živih bitjih;
elektromagnetno sevanje, kot npr sončni kolektorji in generatorji toplotne energije;
elektromagnetno polje, kot na primer v vseh dinamih.

Električni tok ima naravo, ki ustreza snovi, v kateri teče. Zato se razlikuje:

v kovinah;

v tekočinah in plinih;

v polprevodnikih

V kovinah je električni tok sestavljen samo iz elektronov, v tekočinah in plinih - iz ionov, v polprevodnikih - iz elektronov in "luknj".

Enosmerni in izmenični tok

Napetost glede na njene potenciale, katerih znaki ostanejo nespremenjeni, se lahko spreminja le po velikosti.

V tem primeru se pojavi konstanten ali impulzni električni tok.

Električni tok je odvisen od trajanja te spremembe in lastnosti prostora, napolnjenega s snovjo med potencialoma.

Če pa se predznaki potencialov spremenijo in to vodi do spremembe smeri toka, se imenuje spremenljivka, tako kot napetost, ki jo določa.

Življenje in električni tok

Za kvantitativne in kvalitativne ocene električnega toka v sodobni znanosti in tehnologiji se uporabljajo določene zakonitosti in količine. Glavni zakoni so:

Coulombov zakon;
Ohmov zakon.

Charles Coulomb je v 80. letih 18. stoletja določil pojav napetosti, Georg Ohm pa je v 20. letih 19. stoletja določil pojav električnega toka.

v naravi in človeško civilizacijo uporablja se predvsem kot nosilec energije in informacij, tema njegovega preučevanja in uporabe pa je obsežna kot življenje samo. Študije so na primer pokazale, da vsi živi organizmi živijo, ker se srčne mišice skrčijo zaradi vpliva impulzov električnega toka, ki nastanejo v telesu. Vse ostale mišice delujejo na enak način. Pri delitvi celica uporablja informacije, ki temeljijo na električnem toku pri izjemno visokih frekvencah. Seznam podobnih dejstev s pojasnili se lahko nadaljuje v zvezku knjige.

V zvezi z električnim tokom je bilo narejenih že veliko odkritij, še veliko pa je treba narediti. Zato s prihodom novih raziskovalnih orodij, novih zakonov, materialov in drugih rezultatov za praktična uporaba tega pojava.