Меню

Направление движения каких частиц совпадает с направлением создаваемого ими электрического тока



Электрический ток. Действие электрического тока. Условия существования электрического тока. Основные характеристики электрического тока.

Электрический ток. Действие электрического тока. Условия существования электрического тока. Основные характеристики электрического тока.

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

1. Направленное движение свободных зарядов в проводнике под действием сил тока называется электрическим током проводимости или электрическим током.
2. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц,которое совпадает с направлением электрического поля.
Действия тока:
• Проводник, по которому течёт ток, нагревается.
• Электрический ток может изменять химический состав проводника.

• Ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела, что является основным свойством тока.
Условия существования электрического тока.
• Наличие свободных заряженных частиц
• Наличие электрического поля

Основные характеристики электрического тока
1. Характеристика тока (самая зависимая величина). Величина, измеряемая отношением заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за какой-нибудь промежуток времени, к величине этого промежутка, называется силой тока. Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.

2. Характеристика источника питания(зависимая только от силы электрического поля). Напряжение — это физическая величина, характеризующая работу электрического поля по перемещению заряда

З. Характеристика проводника. Электрическое сопротивление выражается в Омах.

Закон Ома для участка цепи. Вольт — амперная характеристика тока. Соединение проводников.

Когда по какому-либо участку протекает ток, то между силой тока и напряжением для этого участка существует определённая функциональная зависимость, которую называют вольт-амперной характеристикой.
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Соединение проводников
• Последовательное соединение
1. При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова

2. При последовательном соединении напряжение на внешней цепи равно сумме напряжений на отдельных участках
U=U+U+U
З. Напряжение на отдельных участках цепи при последовательном соединении прямо пропорциональны сопротивлениям участков

UUU=RRR
4. При последовательном соединении эквивалентное сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи

R=R+R+R
• Параллельное соединение
1. При параллельном соединении напряжения на отдельных ветвях и на всём разветвлении одинаково

U=U=U=U
2. Ток до и после разветвления равен сумме токов в отдельных ветвях

3. Токи в отдельных ветвях разветвления обратно пропорциональны сопротивлениям этих ветвей
I+I+I=1/R+1/R+1/R

4. Проводимость всего разветвления равна сумме проводимостей. отдельных ветвей

Закон Ома для полной цепи. Физический смысл ЭДС. Внутренней и внешнее сопротивление цепи. Соединение одинаковых источников электрической энергии в батарею.

Сила тока в электрической цепи с одним источником ЭДС прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешней и внутренней цепей.

Величина, измеряемая отношением работы сторонних сил, совершаемой источником тока при перемещении заряда по замкнутой цепи, к величине заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС)
ɛ=A/g — ЭДСчисленно равна энергии, полученной единичным электрическим зарядом во внутренней цепи, а напряжение равно той энергии, которую он теряет во внешней цепи.

Внутренней цепью является источник электрической энергии, а внешней вся остальная часть.

Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило правой руки для индукционного тока.

Магнитный Поток — поток вектора магнитной индукции В через какую-либо поверхность. через малую площадку dS, в пределах которой вектор В неизменен. Для замкнутой поверхности магнитный поток равен нулю, что отражает отсутствие в природе магнитных зарядов — источников магнитного поля.

Закон электромагнитной индукции — ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Правило правой руки.Направление индукционного тока, возникающего в прямолинейном проводнике при его движении в магнитном поле, определяется правилом правой руки: Если правую руку расположить вдоль проводника так, чтобы линии магнитной индукции входила в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока в проводнике.

Автоколебательные системы. Ток высокой частоты и его особенности.

Для того чтобы получить незатухающие колебания нужно иметь посторонний источник энергии.,

удовлетворяющий 2 условиям: Поступление энергии за период должно быть точно ее убыли из системы.

Внешняя сила должна действовать в «такт» с собственными колебаниями.

Производство электрической энергии. Генератор.

Индукционные генераторы.

Электрические машины, в которых механическая энергия превращается в электрическую с помощью явления электромагнитной индукции, называется индукционными генераторами.

Закон преломления света.

1. Преломленный луч лежит в той же плоскости, в которой лежат падающий луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча к границе разделов двух сред.

2. При всех изменениях углов падения и преломления отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная, называется показателем преломления второй среды относительно первой. (относительный показатель преломления)Он показывает, насколько среда уменьшает скорость распространения света в себе.

Абсолютный показатель преломления-показатель преломления данного вещества по отношению к вакууму. Указывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данном веществе. N=

Явление при котором световое излучение полностью отражается от поверхности раздела прозрачных сред, называется полным отражением. Наименьший угол падения, при котором наступает полное отражение, называется предельным углом полного отражения.Используется в оптических приборах: бинокли, перископах.

Цвета тонких пленок.

Белый свет падает на тонкую пленку. Частично свет отражается от верхней поверхности пленки, частично, пройдя пленку, отражается от ее нижней поверхности. Обе отраженные волны отличаются разностью хода. Белый свет монохроматичен он содержит электромагнитные волны разной длин от 400 до 760нм. Из-за того что разность хода зависит от длины волны, максимумы интерференционной картины для разных длин волн получаются в разных точках приемника. Поэтому пленки имеют радужный окрас.

Голография и её применение.

Сущность идеи состояла в фиксации полной информации о предмете.. Изображения получаемые

в фотоаппаратах регистрируют интенсивность волны. Фаза волны теряется. Габорг предложил

использовать явление интерференции чтоб зафиксировать частотные соотношения в волне. Если фотография регистрирует 1 параметр волны –амплитуду то, по методу регистрации полная информации о всех параметрах волны –частоте фазы и амплитуде. Голографический метод состоит из 2 этапов. Сначала получают интерференционную картину, Оба потока которые отражаются от зеркала и от предмета образуют интерференционную картину., представляющую собой чередование темных и светлых пятен. Для восстановления голограммы ее освещают излучениями.

Достоинства: В обычной фотографии каждый участок эмульсии изображает отдельный участок предмета. В голограмме каждый участок содержит информацию о всей картине .Голограмму характеризует большая емкость информации по сравнению с фотоснимком.

Применяется в количественном исследовании воздушных потоков в аэродинамических трубах.

52. Виды излучения. Тепловое и люминесцентное излучение (основные характеристики с примерами).

Свет- Электромагнитные волны излучают при ускоренном движении заряженных частиц. Излучение переходит при переходе из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей .При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в состояние в большей энергией, Излучая атом теряет полученную энергию и для непрерывного свечения необходим приток энергии .

Читайте также:  Зарядка смартфона низким током

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины

волны испускаемого света.

Квантовая оптика. Абсолютно чёрное тело. Закон Стефана — Больцмана. Распределение энергии в спектре. Квантовая гипотеза Планка.

Излучение испускаемое нагретыми телами наз. тепловым. Каждое тело может не только испускать но и поглощать. Опыты показали что чем больше энергии тело излучает тем сильнее оно поглощает излучение. Хар-кой любого тела является поглощательная способность(показывает какая доля энергии поглощается телом)

Тело которое при любой не разрушающей его температуре полностью поглощает всю энергию падающего на него света любой частоты наз абсолютно черным.(отверстие в ящике сферической формы)Абсолютно черное тело является наиболее интенсивным источником теплового излучения. При оной температуре черное тело испускает в единицу времени больше энергии чем любое другое тело.

Закон ст.б-интегральной светимостью тела наз отношение мощность излучения к площади поверхности излучателя. Спектральной светимостью наз отношение светимости в данном диапазоне длин волн к ширине диапазона.

Задача о распределении энергии излучения абсолютно черного тела между волнами разной длинны сыграла огромную роль .ее решение привело к созданию квантовой физики. на рисунке хар-ие распределение энергии в спектре при разных Темп. площадь ограниченная каждой кривой определяет интенсивность полного излучения. Площадь быстро растет с увелич темп. все кривые имеют максимумы. Длинна волны на которую приходится максимум энергии излучения обратно пропорциональная абсолютной температуре.

Планка- абсолютно черное тело испускает и поглощает свет не непрерывно а определенными порциями энергии –квантами

59. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Квантовая теория фотоэффекта. Фотон и его энергетические характеристики.

Явление выравнивания электронов из твердых и жидких тел под действием света наз внешним фотоэлектрическим эффектом. Фотоэффект создается ультрафиолетовыми лучами.

Законы: максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности,

-для каждого вещества сущ красная граница фотоэффекта

-число фотоэлектронов вырываемых из катода за 1 с прямо пропорционально интенсивности света

Ур Эйнштейна –h*v=Aв+m*vв2 /2 Красная граница фотоэффекта зависит только от работы выхода электрона.

Фотон его импульс направлен световому лучу .чем больше частота тем больше энергия фотона и тем отчетливее выражены корпускулярные свойства света.

Фотохимические законы

1. Каждый поглощенный веществом фотон вызывает превращение одной молекулы.

2. Молекула вступает в фотохимическую реакцию под действием фотона лишь в том случае, когда энергия фотона не меньше определеннного значения необходимого для разрыва молекулярных связей.

Световое давление.Прибор Лебедева представляет собой очень чувствительные крутильные весы подвижной частью является легкая рама с укрепленными на ней крылышками — светлыми и черными дисками. Так на черный диск почти вдвое меньше давления, чем на светлый. Плотность энергии Лебедев измерял с помощью специально сконструированного калориметра, направляя на него пучок света на определенное время и регистрируя повышение температуры.

Свет – это распространяющиеся в пространстве фотоны, то фотон обладает импульсом. Импульс фотона существенно отличается от импульса других элементарных частиц. Покоящихся фотонов не существует .Если распространяющуюся волну остановить то свет прекратит свое существование, значит фотоны будут поглощены атомами вещества, а их энергия перейдет в другой вид энергии.

Открытие нейтрона. Открытие протона. Протонно — нейтронная модель ядра. Нуклоны.

Открытие нейтрона. В начале 30-х гг. были обнаружены неизвестные ранее лучи. Они были названы бериллиевым излучением. так как возникали при бомбардировке альфа — частицами бериллия.
В 1932 г английский учёный Джеймс Чедвик (ученик Резерфорда) с помощью опытов, проведённых в камере Вильсона, доказал, что бериллиевое излучение представляет собой поток электрически нейтральных частиц, масса которых приблизительно равна массе протона. Отсутствие у исследуемых частиц электрического заряда следовало, в частности, из того, что они не отклонялись ни в электрическом, ни в магнитном поле. А массу частиц удалось оценить по их взаимодействию с другими частицами.
Эти частицы были названы нейтронами (ни тот, ни другой).

Открытие протона.В 1913 г. Э. Резерфорд выдвинул гипотезу о том, что одной из частиц, входящих в состав атомных ядер всех химических элементов, является ядро атома водорода.

Основание: массы атомов химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз (т.е. кратны ей).

В 1919 г. Резерфорд поставил опыт по исследованию взаимодействия альфа — частиц с ядрами атомов азота.

В этом опыте альфа — частица, летящая с огромной скоростью, при попадании в ядро атома азота выбивала из него какую- то частицу. По предположению Резерфорда, этой частицей было ядро атома водорода, которое Резерфорд назвал протоном (первый).

Нуклон.Так как протон и нейтрон по взаимодействию ядерными силами не отличаются друг от друга, их часто рассматривают как одну частицу нуклон в двух различных состояниях (ядро). Нуклон в состоянии без электрического заряда называется нейтроном, нуклон в состоянии с положительным электрическим зарядом называется протоном.

Одно из замечательных свойств ядерных сил — свойство насыщения — заключается в том, что нуклон оказывается способным к ядерному взаимодействию одновременно лишь с небольшим числом нуклонов-соседей. Свойство насыщения ядерных сил делает их в некоторой мере сходными с силами связи атомов в молекулах.

Электрический ток. Действие электрического тока. Условия существования электрического тока. Основные характеристики электрического тока.

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

1. Направленное движение свободных зарядов в проводнике под действием сил тока называется электрическим током проводимости или электрическим током.
2. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц,которое совпадает с направлением электрического поля.
Действия тока:
• Проводник, по которому течёт ток, нагревается.
• Электрический ток может изменять химический состав проводника.

• Ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела, что является основным свойством тока.
Условия существования электрического тока.
• Наличие свободных заряженных частиц
• Наличие электрического поля

Основные характеристики электрического тока
1. Характеристика тока (самая зависимая величина). Величина, измеряемая отношением заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за какой-нибудь промежуток времени, к величине этого промежутка, называется силой тока. Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.

2. Характеристика источника питания(зависимая только от силы электрического поля). Напряжение — это физическая величина, характеризующая работу электрического поля по перемещению заряда

З. Характеристика проводника. Электрическое сопротивление выражается в Омах.

Источник

Тест по физике Электрический ток. Сила тока. Источник тока для 11 класса

Тест по физике Электрический ток. Сила тока. Источник тока для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

Читайте также:  Что такое вызывной ток

1 вариант

1. Проводник находится в электрическом поле. Как движутся в нем свободные электрические заряды?

А. Совершают колебательное движение.
Б. Хаотично.
В. Упорядоченно.

2. Что принято за направление электрического тока?

А. Направление упорядоченного движения положи­тельно заряженных частиц.
Б. Направление упорядоченного движения отрица­тельно заряженных частиц.
В. Определенного ответа дать нельзя.

3. Как изменилась сила тока в цепи, если увеличилась концентрация заряженных частиц в 4 раза, а скорость электронов и сечение проводника остались прежними?

А. Не изменилась.
Б. Уменьшилась в 4 раза.
В. Увеличилась в 4 раза.

4. Какова роль источника тока в электрической цепи?

А. Порождает заряженные частицы.
Б. Создает и поддерживает разность потенциалов в электрической цепи.
В. Разделяет положительные и отрицательные за­ряды.

5. Какой заряд пройдет через поперечное сечение провод­ника за 2 мин, если сила тока в проводнике равна 1 А?

А. 60 Кл.
Б. 120 Кл.
В. 30 Кл.

2 вариант

1. В проводнике отсутствует электрическое поле. Как движутся в нем свободные электрические заряды?

А. Совершают колебательное движение.
Б. Хаотично.
В. Упорядоченно.

2. Направление электрического тока…

А. совпадает с направлением напряженности электри­ческого поля, вызывающего этот ток;
Б. противоположно направлению напряженности электрического поля, вызывающего этот ток;
В. определенного ответа дать нельзя.

3. Сила тока в цепи возросла в 2 раза, концентрация зарядов и площадь сечения проводника не изменились. Как изменилась скорость движения электронов?

А. Уменьшилась в 2 раза.
Б. Увеличилась в 2 раза.
В. Не изменилась.

4. Какие силы вызывают разделение зарядов в источнике тока?

А. Кулоновские силы отталкивания.
Б. Сторонние (неэлектрические) силы.
В. Кулоновские силы отталкивания и сторонние (не­электрические) силы.

5. За какое время через поперечное сечение проводника пройдет заряд в 100 Кл при силе тока 2 А?

А. 200 с.
Б. 60 с.
В. 50 с.

Ответы на тест по физике Электрический ток. Сила тока. Источник тока для 11 класса
1 вариант
1-В
2-А
3-В
4-В
5-Б
2 вариант
1-Б
2-А
3-Б
4-Б
5-В

Источник

Направление движения частиц, образующих электрический ток

Что принято за направление электрического тока

Физика

Несмотря на то что физика считается точной наукой, подтверждающей теории экспериментами, направление электрического тока приняли условным. Всё дело в том, что механизм движения носителей зарядов зависит от ряда свойств проводника. Причём в переносе энергии участвуют как положительные частицы, так и отрицательные. Но для удобства проведения исследований было выбрано направление течения от плюса к минусу.

  1. Общие сведения
  2. Сущность электричества
  3. Источники тока
  4. Течение в электроцепи

Общие сведения

Основой физического тела является его кристаллическая решётка. Состоит она из узлов, называемых атомами. Они, в свою очередь, включают положительно заряженные протоны и нейтроны. Вокруг ядра по орбиталям вращаются электроны. Это частицы, обладающие отрицательным зарядом. Между частями решётки существует связь. Обусловлена она электрическими силами.

Направление электрического тока

Энергетическое состояние тела, на которое не оказывается внешнее воздействие, можно описать как равновесное. То есть заряды, которыми обладают электроны и протоны, компенсируют друг друга. Но наряду с этим в различных телах, называемых проводниками, существуют свободные частицы. В качестве их выступают электроны, не имеющие связи с атомами.

Если на тело не оказывается воздействие, отрицательно заряженные частицы хаотично перемещаются в теле. Никаких сил или явлений не обнаруживается. Но если к телу приложить внешнее воздействие, например, деформировать или внести под действие электромагнитного поля, хаотичное движение электронов превращается в упорядоченное. Свободные носители зарядов начинают двигаться в одном направлении, тем самым изменяя потенциал в точках. Появляется электрический ток.

Это величина описывается двумя характеристиками:

Направление тока

  • скалярной — сила тока;
  • векторной — плотность тока.

В Международной системе единиц сила тока измеряется в амперах (A). Зависит она от разности потенциалов и сопротивляемости тела течению носителей зарядов. По сути, она определяется отношением количества прошедших заряженных частиц через поперечное сечение материала за единицу времени: I = Δ Q / Δt. Плотность же тока определяет значение силы, протекающей через единичную поверхность: j = I / S.

Если ток в течение времени не изменяется по величине, его называют постоянным. В ином случае — переменным. Для второго вида ещё говорят, что ток течёт по гармоническому закону. Чаще всего для описания переменного тока используют синусоидальную функцию. Постоянный сигнал возникает из гальванических элементов или динамо-машин, а переменный выдают генераторы.

Сущность электричества

Случайное движение электронов в теле существует всегда. Называется оно тепловым. Из-за того, что электрон имеет маленькую массу, скорость движения носителя заряда довольно высокая. При комнатной температуре она составляет примерно 100 км/с. Создать направленное движение, получить ток, можно и самостоятельно с помощью простых предметов. Для этого понадобится приготовить:

Направление тока

  1. 2 электрометра — устройства, позволяющие обнаруживать электрические заряды.
  2. Проводник.
  3. Лист пластика.
  4. Бумагу.

После трения бумаги о пластик произойдёт электризация предметов. На них начнут скапливаться заряды одного знака. Это можно проверить, поднеся пластиковый лист к замкнутым проводником электрометрам. Стрелки на приборах отклонятся в одну и ту же сторону. Происходит это из-за скопления носителей частиц. Если убрать проводник, заряды не смогут вернуться, то есть оба электрометра останутся заряженными.

Проверить, какой заряд находится в устройствах, можно с помощью эбонитовой палочки. Известно, что если её потереть о шёлк, на ней скапливаются отрицательные частицы. Поднеся её к электрометрам, можно обнаружить, что на одном стрелка вернётся в исходное состояние, а на втором отклонится ещё больше. Другими словами, первое устройство будет характеризоваться избытком электронов, а второе — их недостатком.

Теперь если соединить 2 противоположно заряженных электрометра проводником, стрелки вернутся к нулю. Произошедшее можно объяснить существованием электрического поля. Под его действием элементарные носители зарядов начинают двигаться в проводнике. Из места, где их больше, они перемещаются туда, где их меньше. Это и есть направленное движение электрозарядов, то есть электрический ток.

Ток виды

Итак, при соединении проводником противоположно заряженных предметов возникает направленное движение электронов. О существовании электрического тока учёные узнали в конце XVIII веке. Но электроны были открыты только в XIX веке (1897 год). Физики, когда получили электроток, понимали, что происходит движение зарядов, но какова их природа, не знали, поэтому решили принимать за направление электрического тока движение положительных частиц. Это решение, как выяснилось в дальнейшем, оказалось не совсем корректным.

Источники тока

Чтобы существовал электрический ток, нужно создать ряд условий. Причём он должен не просто быть, а протекать длительное время, то есть не пропадать мгновенно. Существуют материалы, в которых частицы не имеют возможности двигаться. Это связано с их сильным межатомным взаимодействием и отсутствием свободных носителей зарядов. Такие вещества называются диэлектриками. В качестве их примеров можно привести пластмассы, дистиллированную воду, сухое дерево, поливинилхлорид, резину.

Необходимые условия можно представить в следующем виде:

Как течет ток

  1. Наличие свободных носителей. В металле это электроны, в жидкостях — положительные и отрицательные ионы.
  2. Образование электрического поля. Создаётся оно зарядами как имеющими знак плюс, так и минус.
  3. Создание кругового движения зарядов. Например, в твёрдом теле необходимо обеспечить возвращение электрона. Сам по себе он вернуться не может. Связано это с тем, что одноимённые частицы отталкиваются друг от друга. Электрическая сила, действующая на него, направлена в сторону положительных зарядов. Именно она заставляет двигаться заряды, но и мешает им вернуться, поэтому следует приложить стороннюю силу, направленную противоположно электрической.

Природа такого воздействия может быть разной, но в любом случае должна совершаться работа по переносу заряженной частицы. Устройства, в которых появляется сторонняя сила, называют источниками тока. Они могут быть химическими, механическими, тепловыми и световыми. В основе их действия лежит способность превращать различного рода энергию в электричество. Например, гальваническая и солнечная батарея.

Благодаря тому, что сторонние силы перемещают заряды, получается, что на одном конце возникает избыток отрицательных зарядов, а на другом положительных, поэтому из источника тока выводят как минимум 2проводника. Называют их полюсами. Причём один из них плюсовой, а другой минусовой. При их замыкании происходит интенсивная передача энергии. При этом сила тока достигает своего наибольшего значения. Опять же условно принимается, что движение зарядов происходит от плюсового вывода к минусовому.

Читайте также:  Устройств электрического двигателя переменного тока

Источники тока

Течение в электроцепи

Электрическая цепь предназначена приносить пользу. Например, зажигать свет, заставлять крутиться двигатель, обогревать помещение с помощью спиральных нагревателей. Но в принципе, какая будет польза от электричества неважно, главное, что оно подводится к потребителям.

Таким образом, самая простая электроцепь состоит из трёх частей:

  • источника – элемента, создающего электрическое поле;
  • проводника – вещества, обеспечивающего замкнутость цепи для прохождения тока;
  • потребителя – нагрузки, преобразующей электроэнергию в полезную работу.

Что принимают за направление электрического тока

Куда и как будет в простой цепи идти ток, догадаться несложно. Он будет течь от положительного полюса источника напряжения, проходить через нагрузку и поступать на отрицательный вывод. Но реальные электрические цепи обычно содержат намного больше элементов. Их наибольшее количество определяется мощностью источника тока. Ведь если потребление превысит генерацию, энергии просто не хватит на совершение полезной работы.

Изображать цепь принято с помощью электрической схемы. Она состоит из ветвей, узлов и условных изображений радиоэлементов. С помощью неё специалисту легко понять предназначение цепи, в каких точках будет то или иное напряжение и сила тока.

Следует знать, что под ветвью понимают участок, состоящий из любого количества элементов, через которые протекает один и тот же ток. Причём подходя к узлу – точке, обозначающей контакт проводников, он распределяется. Одна часть его течёт по одной ветви, а другая – по другой. Количество протекающих зарядов определяется общим сопротивлением цепочки, поэтому сила тока и падение напряжения на участках будут разными.

Например, можно рассмотреть простую задачу, рассчитанную на учащихся седьмых классов. На рисунке приведена схема. Нужно определить направление тока на всех участках. Чтобы правильно решить задание, необходимо указать полюса в источнике тока. Затем от плюса расставить стрелки, чтобы они в итоге показывали путь к минусу. При этом в узлах схемы нужно отметить места, где электрический ток расходится или, наоборот, сходится.

Источник

Направление электрического тока

Электрический ток в разных веществах

Электрический ток возникает в самых разных веществах, которые могут находиться в различных агрегатных состояниях. Рассмотрим некоторые примеры, демонстрирующие возникновение направленного потока заряженных частиц в твердых, жидких и газообразных средах:

  • В металлах имеется много свободных электронов, которые являются главным источником тока;
  • Электролиты — это жидкости, проводящие электрический ток. Водные растворы кислот, щелочей, солей — все это примеры электролитов. Попадая в воду молекулы этих веществ распадаются на ионы, представляющие собой заряженные атомы или группы атомов, имеющие положительный (катионы) или отрицательный (анионы) электрические заряды. Катионы и анионы образуют электрический ток в электролитах;
  • В газах и плазме ток создается за счет движения электронов и положительно заряженных ионов;
  • В вакууме — за счет электронов, вылетающих с поверхности металлических электродов.

Примеры электрического тока в разных веществах (металлах, электролитах, газах, плазме, вакууме)

Рис. 1. Примеры электрического тока в разных веществах (металлах, электролитах, газах, плазме, вакууме).

В приведенных примерах токи возникают в результате движения заряженных частиц относительно той или иной среды (внутри тел). Такой ток называется током проводимости. Движение макроскопических заряженных тел называется конвекционным током. Примером конвекционного тока могут служить капли дождя во время разряда молнии.

В каком направлении течет ток

За направление тока принято направление движения положительно заряженных частиц; если же ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считается противоположным направлению движения частиц.

Направление движения тока для любой электрической цепи

Рис. 2. Направление движения тока для любой электрической цепи.

Возникает вопрос: почему не был принят очевидный вариант направления, совпадающий с направлением движения электронов? Для того, чтобы это стало понятно, надо немного окунуться в историю физики.

Почему надо знать историю физических открытий

Природу электрических явлений пытались объяснить многие исследователи задолго до открытия электрона (1897 г.). Впервые к пониманию о существовании двух типов зарядов — положительных и отрицательных пришел американский физик Бенджамин Франклин в 1747 г. На основе своих наблюдений он предположил (выдвинул гипотезу), что существует некая “электрическая материя”, состоящая из мелких, невидимых частиц. Он же первым ввел обозначение для электрических зарядов “−” и “+”. Франклин предложил считать, что если тело наполняется электрической материей, то оно заряжается положительно, а если оно теряет электричество, то заряжается отрицательно. В случае замыкания (соединения) цепи положительный заряд потечет туда, где его нет, то есть к “минусу”. Эта плодотворная гипотеза стала популярной, получила свое признание среди ученых, вошла в справочники и учебные пособия.

Конечно, после открытия отрицательно заряженного электрона, эта “нестыковка” реального направления движения с ранее общепринятым была обнаружена. Однако, мировым научным сообществом было принято решение оставить в силе предыдущую формулировку о направлении тока, поскольку в большинстве практических случаев это ни на что не влияет.

В случае необходимости, для объяснения отдельных физических эффектов в полупроводниках и искусственных материалах (гетероструктурах), принимается во внимание настоящее направление движения электронов.

Бенджамин Франклин знаменит еще как выдающийся политический деятель, дипломат и писатель. Он является одним из авторов конституции США. В знак признания заслуг Франклина на купюре номиналом в 100 долларов с 1914 г. изображен его портрет.

Изображение купюры 100 долларов США с портретом Бенджамина Франклина

Рис. 3. Изображение купюры 100 долларов США с портретом Бенджамина Франклина.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что направление тока в электрической цепи соответствует направлению движения положительных зарядов, то есть от плюсового потенциала (плюса) к минусовому потенциалу (минусу). Несмотря на то, что чаще всего электрический ток создается отрицательно заряженными электронами, выбор направления тока было решено оставить именно таким. Так сложилось исторически.

Источник