Электрический ток

Автор: , 17 Июн 2019

jelektrizacija

Электризация

Этой статьей открывается серия обучающих радиотехнике и электронике уроков, практически с нуля. Если вы хотите ощутить на себе всю радость творчества, стать настоящим профессионалом, то присоединяйтесь к обучению. Всё обучение будет размещаться в открытом доступе и абсолютно бесплатно.

Итак, из этой статьи вы узнаете, что же такое электрический ток, электричество и как родилась электротехника.  Давайте для начала проведём опыт — нарвём мелких кусочков бумаги, возьмём обычную пластмассовую расчёску и натрём её шерстяной тканью или просто расчешем волосы и поднесём к бумажкам. Бумажки прилипнут к расчёске, но не надолго…Можно провести похожий опыт со стеклом. Для этого надо положить стекло на невысокие(1-2 см) деревянные брусочки, подойдут и спичечные коробки, а между брусочками положить те же кусочки бумаги. Потом сверху потереть стекло шерстяной тканью — бумажки начнут прыгать под стеклом.

Это явление называется электризацией. Ещё в семнадцатом веке были созданы устройства создающие и накапливающие электричество. Например, знаменитая «лейденская банка», созданная голландскими учёными, являлась ничем иным, как прообразом современного конденсатора. Она состояла из стеклянной банки и обкладок из свинцовой фольги, приклеенных внутри и снаружи этой банки.

В восемнадцатом веке итальянец Алессандро Вольта изобрёл более мощный источник электроэнергии. Именно его именем и была названа единица измерения электрического напряжения, которой все пользуются и по сегодняшний день, она называется — Вольт, обозначается загланой буквой «В» или «V».

Источник называется «вольтов столб» и представляет собой пластинки из цинка и меди, между которыми проложено сукно, пропитанное кислотой. В наше время мы называем похожие источники тока гальваническими элементами, названными так по имени итальянца, основателя учения об электричестве — Гальвани Луиджи.

Электрический заряд, соответствующий цинковой пластине, называют отрицательным и обозначают знаком минус «-«, а заряд соответствующий медной пластине, называют положительным и обозначают знаком плюс «+». И принято считать, что электрический ток движется (течёт) от плюса к минусу.

Что такое электрический ток

Не задумываясь любой физик ответит — это упорядоченное движение электрических зарядов. Стало понятнее? Вроде нет… Давайте попробуем подробнее разобраться с этим понятием.

Надеюсь, что читателям известно, что любое вещество состоит из молекул, а молекулы состоят из атомов.

Атом, в свою очередь, состоит из ещё более маленьких частиц — протонов и нейтронов, которые составляют ядро атома, а вокруг этого ядра с огромной скоростью крутятся электроны. Размер ядра очень мал — несколько фемтометров (10−15 м).

atom-kisloroda

Атом кислорода

Число электронов разное для каждого химического элемента из таблицы Менделеева, в которой и можно посмотреть это число. Например у атома кислорода 8 электронов, а у меди 29. Причём эти электроны располагаются послойно. У кислорода два слоя, во внутреннем два электрона, во внешнем шесть электронов, а у меди четыре слоя электронов, в первом — два, во втором — восемь, в третьем тоже восемь, а во внешнем, четвёртом слое их одиннадцать. Те электроны, которые находятся во внешнем слое называются валентные.

Что интересно — число электронов равно числу протонов. Считается, что протон положительно заряженная частица, электрон отрицательно заряженная, а нейтрон — не заряженная. А раз количество отрицательных и положительных частиц одинаково, то общий заряд атома будет равен нулю.

Валентные электроны притягиваются ядром меньше, поскольку они находятся на большем от ядра расстоянии. И если к веществу применить внешнее воздействие, например трение (вспоминаем наши опыты), то валентные электроны могут покидать свои атомы и становиться свободными.

Оторвавшийся свободный электрон может прикрепиться к другому атому, при этом атом, который потерял электрон становится положительно заряженным (ведь отобрана отрицательная частица), а атом с лишним электроном становится отрицательно заряженным. Эти атомы, подобно магнитам, начинают — один притягивать электроны, пытаясь возместить отобранный, другой наоборот, отталкивать лишний электрон.

В вышеприведённых опытах расчёска и стекло при трении шерстяной тканью отдают часть электронов и становятся наэлектризованными, вокруг них возникает электрическое поле, которое и притягивает бумажки.

Также электрическое поле может возникнуть и в отрезке металлического провода, если на одном конце провода будет недостаток электронов, а на другом избыток, то электроны начнут перемещаться с одного конца провода в другой. Вот так и возникает электрический ток.

Полупроводники

Не каждый материал может проводить электрический ток. Атомы разных веществ имеют разные свойства — у одних легко «отобрать» электрон, а у других почти невозможно. Металлы являются самыми хорошими проводниками, в них много свободных электронов, но они движутся хаотично, для возникновения электрического тока нужно их заставить двигаться в одном направлении, а для этого нужно создать разность потенциалов. Также хорошо проводят ток растворы солей, кислоты, уголь, щёлочи…

Существуют и другие материалы, в которым практически нет свободных электронов, они называются диэлектриками. Это например — фарфор, дерево(сухое), бумага, лак, пластмасса, воздух, резина…

Также существуют и полупроводники, это вещества способные проводить ток, но хуже, чем металл, но лучше, чем диэлектрики. Основными полупроводниками, служащими для изготовления радиодеталей являются кремний и германий.

Проводимость (способность тела проводить ток) веществ измеряется в сименсах (См). Эта величина обратная электрическому сопротивлению, измеряемому в омах (Ом).  Таким образом: чем меньше сопротивление, соответственно, чем больше проводимость, тем лучше вещество проводит электрический ток.

Комментарии

Ваш комментарий

Обратите внимание: Комментарии модерируются, и это может вызвать задержку их публикации. Отправлять комментарий заново не требуется.


snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake