Направление тока в цепи
В металлах этими заряженными частицами являются свободные электроны. Уважаемые комментаторы, сначала разберитесь в природе явления, потом отвечайте на вопрос. Электрический ток.. Возведение в степень. В общем случае, при разряде конденсатора во внешней цепи протекает переменный ток.
И тут интересно порассуждать насчёт направления движения тока в проводнике, зная об этом. Хочу отметить, что дальше будут приведены скорее мои догадки и предположения, нежели сугубо экспериментальные данные. Факт того, что "электричество" перемещается по проводам оспорить сложно.
В противном случае лампочка горела бы всегда или не зажигалась бы в момент включения в цепь. Сам электрический ток сегодня правильнее называть уже энергией, опираясь на тот факт, что и электрон является колебанием поля.
Значит, по проводам перемещается энергия. Направление перемещения энергии будет совпадать с направлением тока в проводнике.
Движение же энергии подчиняется направлению энтропии. Тут следует вспомнить рассуждения о демоне Максвелла и направлении физических процессов. Противоречие получается только в том, что в одном случае мы использовали модель с мячиками в качестве электронов, а в другом случае рассматриваем сам электрон как энергию. При таком взгляде на проблему направления тока в цепи ключевым становится построение этой цепи, которое обеспечивает возможность энергии перемещаться стандартным образом, нежели какие-то специфические знания о природе конкретных частиц и их перемещениях.
Ведь эти частицы только являются формой энергии. Это обстоятельство лишь подчеркивает, что рассуждая о направлении тока мы говорим только об "истерической модели", которая хорошо ложится на практику. Я ни в коем случае не убеждаю, что эту модель не нужно знать и она ошибочная. Она прекрасно работает на уровне "физической электрики".
Но мы-то тут посягаем на глубокие теории :. Образы, которые применяют учёные физики-теоретики и популяризаторы различных теориии часто не совершенны. В результате физики сами себя вводят в заблуждение и идут по ложному пути в своих исследованиях.
Я имею ввиду теоретиков, а не практиков.
Тут я соглашусь с Бором. Когда мы начинаем говорить, что электрон становится энергией - мы совершаем ошибочный шаг. Потому что электрон - носитель энергии как его не представляй - частицей или волной. Ток в цепи возникает, если мы подключаем цепь к генерирующему устройству или аккумулятору.
Что там при этом происходит с электроном, почему возникает явление, которое мы в быту называем электричеством, электроэнергией, движением отрицательно заряженного электрона к положительно заряженному полюсу или это колебание электрона - мы, насколько я понимаю, до сих пор толком так и не можем объяснить. Несомненно одно - явление электроэнергии связано с каким-то движением электрона.
Под движением не обязательно понимать поток электронов по проводам от отрицательного полуса к положительному, как воды в трубе. Иначе бы масса провода на одном конце увеличивалась, а на другом уменьшалась. Следовательно, можно вести речь о том, что генерирущее устройство или аккумулятор возбуждают электрон и он начинает двигаться - как?
Не знаем. Может быть колебаться. Может быть мы просто и представить себе не можем что это за движение. Но оно порождает то явление, которое мы называем "электрический ток". И которое даже измерять можем. Но толком не можем объяснить это явление, потому что процессы в микромире никак не вяжутся напрямую с теми образами, которые мы заимствуем из макромира, чтобы описать микромир. Это пока все, что мы знаем? Достаточно посмотреть на конструкцию электрических сетей - провода уложены рядом, электроны в соседних проводах дрейфуют навстречу друг другу, а энергия передается всегда только в одном направлении - от источника к приемнику.
Там же, где электрический ток создаётся только движением потока отрицательно заряженных частиц, например, потока свободных электронов в металлах , за направление электрического тока принимают направление, противоположное движению электронов. Исторически сложилось, что электрическая изоляция положительного провода окрашена в красный цвет, а отрицательного провода — в синий или чёрный.
Электроды каких-либо устройств или радиодеталей диодов , тиристоров , вакуумных электронных приборов , подключаемые к положительному проводу, носят название « анод », а электроды, подключаемые к отрицательному проводу, называются « катод » [2].
Величина тока — это количество электрических зарядов электричества , протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени. Общепринято , что вместо терминов «ток» и «величина тока» часто применяется термин « сила тока ».
Ампер — единица измерения силы тока , названа в честь Андре-Мари Ампера. Кулон — единица измерения электрического заряда количества электричества , названа в честь Шарля Кулона. В тех случаях, когда приходится иметь дело с большими токами, количество электричества измеряется более крупной единицей, называемой ампер-часом , 1 ампер-час равен 3 кулонам.
Сила тока измеряется амперметром , он включается в цепь так, чтобы через него проходил весь измеряемый ток, то есть последовательно. В электротехнике часто бывает важно знать не только силу тока в проводнике, но и плотность тока , так как плотность тока является мерой допустимой нагрузки проводов. Разность потенциалов между точками, между которыми протекает постоянный ток, могут охарактеризовать электродвижущая сила и электрическое напряжение.
Каждый первичный источник электрической энергии создаёт стороннее электрическое поле. В электрических машинах генераторах постоянного тока стороннее электрическое поле создаётся в металлических проводниках якоря, вращающегося в магнитном поле , а в гальванических элементах и аккумуляторах — в месте соприкосновения электродов с электролитом растворами солей или кислот при их химическом взаимодействии.
Стороннее электрическое поле, имеющееся в источнике электрической энергии постоянного тока, непрерывно взаимодействует на электрические заряды проводников, образующих вместе с ним замкнутую цепь, и создаёт в ней постоянный электрический ток.
Перемещая электрические заряды по замкнутой цепи, силы стороннего электрического поля преодолевают сопротивление противодействующих сил, например вещественных частиц проводников. Это приводит к тому, что силы стороннего электрического поля совершают работу за счёт энергии этого поля.
По мере расхода энергии стороннее электрическое поле пополняет её за счёт механической или химической энергии. В результате работы сил стороннего электрического поля энергия этого поля переходит в электрической цепи в какие-либо иные виды энергии , например в тепловую энергию в металлических проводниках , тепловую и химическую в электролитах, тепловую и световую энергию в электрических лампах и так далее.
Выражение « работа сил стороннего электрического поля » источника электрической энергии ради краткости обычно заменяют выражением « работа источника электрической энергии ». Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта.
Следовательно, чем больше падение напряжения внутри источника электрической энергии, тем меньше при всех прочих равных условиях падение напряжения на зажимах источника электрической энергии.
Так как падение напряжения имеет одинаковую размерность с электродвижущей силой , то есть выражается в джоулях на кулон , или, иначе, в вольтах, то за единицу измерения падения напряжения электрического напряжения принят один вольт.
Напряжение на участках цепи измеряется вольтметром , он всегда присоединяется к тем точкам цепи, между которыми он должен измерить падение напряжения, то есть параллельно. Широкое применение постоянного тока на транспорте обусловлено тем, что электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением имеют оптимальную для транспортных средств тяговую характеристику — большой крутящий момент при малом числе оборотов в минуту , и наоборот, относительно малый крутящий момент при номинальной скорости вращения якоря.
Число оборотов легко регулируется последовательным включением реостата или изменением напряжения на зажимах двигателя путём переключения нескольких двигателей с последовательного на параллельное соединение. Направление вращения легко меняется как правило, переключается полярность обмотки возбуждения. В силу этого электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением нашли широкое применение на электровозах , электропоездах [3] , тепловозах , трамваях , троллейбусах , подъёмных кранах , подъёмниках и так далее.
Исторически сложилось, что линии трамвая , троллейбуса и метрополитена электрифицированы на постоянном токе, электрическое напряжение составляет — вольт трамвай и троллейбус , метрополитен — вольт. С развитием полупроводниковой техники с х годов на магистральных тепловозах начали устанавливаться трёхфазные генераторы переменного тока которые имеют лучшие массо-габаритные показатели по сравнению с генераторами постоянного тока с полупроводниковой выпрямительной установкой электрическая передача переменно-постоянного тока, тепловозы ТЭ , ТЭ , ТЭ , ТЭМ7 , ТЭМ9 и другие , а с х гг, с развитием силовой электроники , применяются асинхронные тяговые двигатели тепловозы с электропередачей переменно-переменного тока 2ТЭ25А , ТЭМ В России и в республиках бывшего СССР около половины электрифицированных участков железных дорог электрифицированы на постоянном токе вольт.
Например, два электровоза имеют равную мощность киловатт. У электровоза постоянного тока 3 кВ максимальный ток, проходящий через токоприёмник составит ампер, у электровоза переменного тока 25 кВ — ампер.
В е — е годы ряд участков переведён с постоянного на переменный ток: Слюдянка — Иркутск — Зима , Лоухи — Мурманск , Саратовский и Волгоградский железнодорожные узлы , Минеральные Воды — Кисловодск и Бештау — Железноводск. В е годы в СССР проводились эксперименты с электрификацией на напряжение 6 кВ , однако по ряду технических причин эта система не была принята. Также выпускаются двухсистемные электровозы, способные работать как на переменном, так и на постоянном токе см. В подавляющем большинстве случаев по линиям электропередачи передаётся трёхфазный ток , однако существуют линии электропередачи постоянного тока , например высоковольтная линия постоянного тока Волгоград-Донбасс , высоковольтная линия постоянного тока Экибастуз-Центр , материковая Южная Корея — остров Чеджудо и другие.
Использование постоянного тока позволяет увеличить передаваемую электрическую мощность , передавать электроэнергию между энергосистемами , использующими переменный ток разной частоты, например, 50 и 60 герц, а также не синхронизировать соседние энергосистемы, как это сделано на границе Ленинградской области с Финляндией см.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии.
