Меню

В каком направлении течет ток во внешней цепи электрической схемы



Ток течет от плюса к минусу: «Почему ток в цепи идёт «от плюса к минусу», если носители заряда — электроны — заряжены отрицательно и должны идти «от минуса к плюсу»?» – Яндекс.Кью – Как течет ток от п

Электрический ток – одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира (от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи) он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях.


Движение зарядов в проводнике

Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.

Физическая сущность течения тока в цепи

Наличие тока в цепи обусловлено направленным перемещением заряженных частиц. В твердых телах течение тока создается движением отрицательно заряженных электронов, в газах и жидкостях – положительными ионами. В таких широко распространенных веществах, как полупроводники, электрический ток возникает при движении частиц – электронов и «дырок» (положительно заряженных частиц, представляющих собой атомы с недостающим количеством электронов на внешних уровнях).

Основными условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие носителей зарядов – перемещающиеся по проводнику, газу или электролиту частицы;
  • Создаваемое определенным источником питания электрическое поле – без данного силового поля движение свободных носителей зарядов будет хаотичным, не имеющим определенного направления;
  • Замкнутая цепь – направленное движение зарядов возможно только в замкнутых цепях. Так, например, состоящий из источника питания ключа (переключатель) и лампочки накаливания ток будет протекать только тогда, когда ключ, располагающийся в разрыве проводника между одним из полюсов питания и лампой, находится во включенном состоянии, позволяя носителям заряда перемещаться по замкнутой цепи от отрицательного полюса батареи к положительному.

Ответы@Mail.Ru: в каком направлении протекает ток в цепи

направление тока — условность, принятая для рисования схем и не более того. Принято рисовать от + к -. Если проводник — метал (провод, например) — реальные носители — электроны — летят в обратную сторону — к плюсу. Если носитель жидкость с ионами или ионизированный газ — ионы летят в обе стороны…

Давненько принято считать движение тока от плюса к минусу, хотя реальное движение носителей заряда бывает обратным, в большинстве случаев.

от плюса к минусу

принято от + к -..но электрончики бегут наоборот… все схемы читаются от + к -..

Принято считать, что во ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ направление тока от положителного полюса к отрицательному. А во внутренней, соответственно, наоборот.

В замкнутой электрической цепи ток идет от точки с большим потенциалом в точку с меньшим потенциалом и никакие + или — тут ни при чем.

Двести лет тому назад Фарадей поставил опыт, где демонстрируется получение тока в гальванометре при движении магнита в катушке индуктивности. Сегодня, осмысляя этот опыт, приходится делать вывод: современная теория тока проводимости в металлических проводниках ошибочна потому, что основой этой теории является движение свободных электронов при неподвижных ионах. Опыт же Фарадея демонстрирует движение, как отрицательных, так и положительных зарядов. А так как в проводнике, кроме подвижных электронов и неподвижных ионов, других зарядов нет, то следует сделать вывод: Фарадей двести лет тому назад получил, в качестве тока проводимости, электронно-позитронный ток, распространяющийся в эфире вокруг проводников.

Электрический ток и поток электронов

Единица измерения силы тока

Разобравшись в том, что в большинстве случаев носителями электрических зарядов являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо заглянуть в микромир частиц – атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него множества электронов, количество которых зависит от суммарного заряда ядра. Электроны передвигаются по определенным траекториям – орбиталям (уровням). При этом те из них, которые располагаются ближе всего к ядру, удерживаются им очень сильно и не участвуют в химических реакциях и физических процессах. Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, являются активными и определяющими способность того или иного атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их называют валентными.


Ядро и электроны

Активность и способность атомов к отщеплению свободных электронов зависят от количества частиц на внешних уровнях. Так, у одних веществ многочисленные электроны удалены от ядра, поэтому срываются со своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается перемещение свободных зарядов. При подаче электрических потенциалов (напряжения) движение электронов становится направленным, появляется электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.

У диалектиков частицы, способные переносить электрический заряд, отсутствуют – у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут срываться, переходя сначала в хаотичное, потом и в направленное движение.

Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температуры, освещенности и т.д.).

Электрический ток в параллельной цепи

Закон Ома для неоднородного участка

В электрических схемах предусмотрены параллельные и последовательные соединения элементов. При параллельном соединении, например, резисторов, напряжение одинаково для каждого из них, а сила тока, протекающего через каждый элемент, пропорциональна его сопротивлению. Чтобы определить величину тока через каждый компонент при параллельной комбинации их соединения, используют закон Ома.


Параллельная электрическая цепь

Защита от токов короткого замыкания

Что можно сказать в заключение. Если вы планируете сделать ремонт электропроводки своими руками или модернизировать существующую, почитайте эту статью . Крайне внимательно отнеситесь к выбору аппаратов защиты вашей сети. Важный совет: когда устанавливаете или будете устанавливать новый автомат, УЗО или диффавтомат, внимательно прочитайте бумагу, которая идет в комплекте. В ней содержится такой пункт, как срок эксплуатации и срок поверки. В течении срока эксплуатации производитель дает гарантию, что устройство будет выполнять свои основные функции. Срок поверки указывает на период, в течение которого могут измениться параметры срабатывания защиты, то есть через указанный промежуток времени желательно (а я бы даже сказал обязательно) либо сделать поверку автомата, либо заменить (благо, не так дорого он стóит). Кстати, пробки с плавкими предохранителями в поверке не нуждаются. Не забывайте делать регулярный осмотр электропроводки и как минимум раз в год протягивать винтовые соединения на автоматах и шинах нулевых и заземляющих проводов. Не забывайте про заземление — оно поможет вовремя выявить устройства с поврежденной изоляцией.

Источники напряжения обычно называют источниками питания. Для увеличения тока или напряжения, а может и того и другого источники питания (элементы, батареи) могут соединяться вместе. Существует три типа соединения элементов питания: 1. Последовательное соединение элементов. 2. Параллельное соединение элементов. 3. Последовательно-параллельное (смешанное) соединение элементов.

Вид цепи и напряжение

В зависимости от направления протекания тока и особенностей напряжения, различают два вида электрических цепей:

  • Цепи постоянного тока;
  • Цепи переменного тока.

Cила тока: формула

Напряжение цепей постоянного тока является работой, совершаемой электрическим полем в ходе перемещения пробного плюсового заряда из точки A в точку Б. Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах. В таких цепях принято считать, что ток идет от плюса к минусу (от плюсового полюса к минусовому).

На заметку. В реальности ток течет не от плюса к минусу, а, наоборот, от минуса к плюсу. Сформировавшееся ошибочное представление о направлении течения именно от плюса не стали изменять и оставили для удобства понимания физической сущности данного явления.

Для цепей переменного тока характерны такие виды и значения напряжения, как:

  • мгновенное;
  • амплитудное;
  • среднее значение;
  • среднеквадратическое;
  • средневыпрямленное.

Напряжение в таких цепях – это достаточно сложная функция времени. Грубо говоря, ток в них течет от фазного провода, проходит через нагрузку и частично уходит в нулевой (течет от фазы к нулю)

Базовые понятия о электричестве

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретически в этом вопросе.Если говорить просто, то обычно под электричеством подразумевается это движение электронов под действием электромагнитного поля.

Читайте также:  Группа формул веществ растворы которых проводят электрический ток h2so3 naoh

Главное — понять, что электричество — энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении(рис. 1.1).

Движение электронов в проводнике

Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.

С током это происходит намного быстрее — 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком.

На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного.

Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 1.2).

Трансформатор на подстанции понижает напряжение от высоковольтной линии для передачи в бытовую сеть

Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.

При помощи трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 1.3).

Виды токов: постоянные и переменные

В зависимости от изменения направления протекания заряженных частиц, различают следующие виды токов:

  • Постоянный – формируется движением заряженных частиц в одном направлении. Его основные характеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;
  • Переменный – направление перемещения зарядов при таком виде движения заряженных частиц периодически меняется. Количество изменений направления движения за единицу времени, равную одной секунде, называется частотой тока и измеряется в Герцах. Так, например, значение данной характеристики в обычной бытовой электрической цепи равно 50 Гц. Это означает, что в течение 1 секунды движущиеся по цепи электроны меняют свое направление 50 раз, вызывая тем самым такое же количество изменений напряжения в фазном проводе от 220 до 0 В.


Основные характеристики переменного тока

Как течет ток от плюса к минусу

Тема: в какую сторону идёт ток в проводах, электрических цепях, схемах.

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов (отрицательно заряженных частиц) в жидких и газообразных телах это движение ионов (положительно заряженных частиц). Более того ток бывает постоянным и переменным, и у них совсем разное движение электрических зарядов. Чтобы хорошо понять и усвоить тему движение тока в проводниках пожалуй сначала нужно более подробно разобраться с основами электрофизики. Именно с этого я и начну.
Итак, как вообще происходит движение электрического тока? Известно, что вещества состоят из атомов. Это элементарные частицы вещества. Строение атома напоминает нашу солнечную систему, где в центре расположено ядро атома. Оно состоит из плотно прижатых друг к другу протонов (положительных электрических частиц) и нейтронов (электрически нейтральных частиц). Вокруг этого ядра с огромной скоростью по своим орбитам вращаются электроны (более мелкие частицы, имеющие отрицательный заряд). У разных веществ количество электронов и орбит, по которым они вращаются, может быть различным. Атомы твердых веществ имеют так называемую кристаллическую решетку. Это структура вещества, по которой в определенной порядке располагаются атомы относительно друг друга.

А где же тут может возникнуть электрический ток? Оказывается, что у некоторых веществ (проводников тока) электроны, что наиболее удалены от своего ядра, могут отрываться от атома и переходить на соседний атом. Это движение электронов называется свободным. Просто электроны перемещаются внутри вещества от одного атома к другому. Но вот если к этому веществу (электрическому проводнику) подключить внешнее электромагнитное поле, тем самым создав электрическую цепь, то все свободные электроны начнут двигаться в одном направлении. Именно это и есть движение электрического тока внутри проводника.

Двунаправленное перемещение зарядов

Наряду с упорядоченным движением носителей зарядов (электронов), в проводниках наблюдается также незначительный обратный процесс – условное перемещение положительных зарядов, потерявших отрицательные частицы атомов. Вместе с основным током данное явление получило название двунаправленное перемещение зарядов. Особенно оно ярко проявляется при протекании электричества через электролиты (явление электролиза).


Двунаправленное перемещение зарядов в аккумуляторной батарее

Значение перемещения электронов в электрической схеме

Понимание того, как идет в цепи ток, необходимо при составлении такого графического изображения расположения электронных деталей, как схема. Важно понимать, откуда течет ток, для того чтобы правильно располагать на схеме, затем соединять различные радиоэлектронные элементы. Если для таких радиодеталей, как конденсатор, резистор, полярность подключения не имеет значения, то полупроводниковый транзистор,

диод необходимо размещать на схеме и затем запитывать, учитывая направление движения тока, иначе они и собираемое с их использованием устройство, электронный блок не будут правильно функционировать.

Таким образом, знание физической сущности направления течения заряженных частиц в проводнике, электролите, полупроводнике позволит любому человеку не только расширить свой кругозор, но и применять его на практике при монтаже электропроводки, пайке различных электронных блоков и схем. Также подобная информация поможет разобраться в том, почему произошла поломка того или иного электроприбора, как ее устранить и предотвратить в будущем.

Источник

Так в каком-же всё-таки направлении течёт ток?

Автор: Александр Иванович Шерешевец

«Электрический ток, направленное (упорядоченное)
движение заряженных частиц: электронов , ионов и др.
Условно за направление электрического тока принимают
направление движения положительных зарядов».
Большой энциклопедический словарь.

От условностей к определённостям.

Со времён начала познания электричества и описания электрических явлений с помощью связанных между собой законов, относительно направления движения тока рассматривались только два взаимно противоположных предположения:
— ток течёт от «+» к «-«,
— ток течёт от «-» к «+»,
и до настоящего времени никто и никогда не выдвигал третье предположение: электрический ток есть перемещение противоположных электрических зарядов в замкнутой цепи НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ!
А ведь это предположение имеет такое же право на существование, как и два предыдущих, так как ни одно из них (двух первых) до настоящего времени так безусловно и не доказано. Теперь это можно рассматривать следующим образом — на вопрос: «В каком направлении течёт электрический ток?» — есть три предполагаемых ответа:
1.Ток течёт от «+» к «-«.
2.Ток течёт от «-» к «+».
3.Электрический ток есть перемещение противоположных электрических зарядов в замкнутой цепи НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ.
Выберете из них тот, в котором отсутствуют противоречия. Этим правильным ответом как раз и должен стать третий вариант, который и выносится на обсуждение с целью, наконец, расставить все точки над i.

В каком направлении течёт электрический ток по проводнику?

Вопрос о том, в каком направлении течёт электрический ток, далеко не праздный, и может иметь существенное практическое значение, а именно: если удастся этому явлению дать логичное аргументированное объяснение, отличное от существующего, это позволит во-первых, грамотно объяснить многие до сих пор непонятные электрические явления; во-вторых, создавать новые технические решения во многих областях применения электричества и в-третьих, наконец, делать новые открытия.
Такие объяснения типа: «так сложилось исторически» или «так нас учили в школе на уроках физики» нормального, любознательного человека, а «технаря» в особенности, удовлетворить не могут. Или ещё: «нам безразлично в каком направлении течёт ток, главное, какое действие он совершает». Это кому-то безразлично, а мне нет!
Отмечу сразу: во всех более-менее научных трактатах эта тема старательно замалчивается.

Часть 1.
Итак, обратимся к нашим электронам, а точнее к «свободным электронам». Именно с них всё и началось. Одна из небольших фирм решила наладить производство приборов для защиты металлических конструкций от коррозии. Прибор состоял всего из одной единственной радиолампы любого типа в диодном включении. Анод лампы подключается к защищаемой металлической конструкции, на накал подаётся соответствующее напряжение и всё! Эффект потрясающий! При нахождении во влажной среде, не подключенный контрольный образец металла уже через несколько часов покрывается ржавчиной, а на подключенном, только через несколько недель появляются едва заметные следы коррозии. Автор и разработчик этого прибора был абсолютно убеждён в том, что свободные электроны (в лампе), покинувшие катод и долетевшие до анода, перейдя на металлическую конструкцию, распределяются по поверхности, и образуют защитный слой из свободных электронов. На практике же, после установки этих приборов на автомобили, нужного эффекта не последовало. Причина была в том, что применявшаяся лампа прямого накала запитывалась напрямую от аккумулятора. Достаточно было развязать накал лампы через трансформаторный преобразователь напряжения и обеспечить гальваническую связь катода с поверхностью земли через изолированный от корпуса машины антистатический заземлитель, после чего всё заработало соответствующим образом. Вот тогда-то и возник вопрос: а почему всё это работает? Ответ даже искать не пришлось — ведь это же всего-навсего источник тока, только с бесконечно большим внутренним сопротивлением, то есть источник э.д.с., что в сущности одно и то же. Такой источник (лампа 1Ж24Б, на аноде «-«, на катоде «+») выдаёт всего несколько сотен милливольт, то есть ровно столько, сколько требуется для нейтрализации процессов окисления.
Однако эти явления и эффекты известны давно и изучены достаточно, но до настоящего времени никто и никогда не причислял электронную лампу к классу источников тока.
Она (электронная лампа) всегда считалась устройством особым, с наделёнными ей свойствами (детектирование, усиление, генерирование и т.п.) и никогда не считалась источником тока, а именно это обстоятельство являлось поводом для диаметрально противоположных толкований относительно направления течения тока и не позволяло привести классическую электронную теорию к законченному виду.
Чтобы внести полную ясность в вопрос о направлении течения тока следует выделить следующее: как известно, в природе и в практической деятельности известны два вида токов:
— ток во внутренней цепи источника тока — то есть принуждение электронов двигаться под воздействием сторонних сил, что обеспечивает образование разнополярных зарядов,
— ток во внешней (замкнутой) цепи, где происходит утилизация этих самых зарядов, которые стремятся прийти в равновесное состояние, да ещё совершить какую-то работу.
Эти токи, если они в одной цепи, равны по величине, но совершенно различны по природе.
Итак, попытаемся разобраться, рассуждаем логически: если утверждается, что электрический ток в металлическом проводнике есть упорядоченное движение заряженных частиц от одного полюса к другому, это предполагает, что один из полюсов главнее другого. Представьте себе такую картину: мы замкнули электрическую цепь, например, очень длинную, «плюс» лежит и ждёт пока к нему «минус» пробирается сквозь кристаллические решётки проводника, или наоборот «минус» лежит, а «плюс» летит к нему! Вот как об этом пишут в учебниках физики:
«Электрический ток в цепи устанавливается за время t = L/c, где L — длина цепи,
с — скорость света в вакууме. Время t совпадает с временем установления вдоль цепи стационарного электрического поля и появлением упорядоченного движения электронов сразу во всей цепи. Поэтому электрический ток возникает практически одновременно с замыканием цепи». (Справочник по физике, Б.М.Яворский, А.А.Детлаф, 1985г.)
Обратите внимание: «практически одновременно» — то есть это означает, что быстрее скорости света! Да уж. Дедушка Максвелл от такого уже точно в гробу переворачивается.
Теперь представим себе ещё раз (для наглядности с конкретными значениями):
Уединённый металлический проводник, достаточно высокой проводимости, длинной, например, 300 км., а также источник тока достаточного напряжения и мощности. Выводы проводника располагаются вблизи источника тока. Источник тока и проводник находятся в равновесном состоянии по отношению к друг другу и окружающего их диэлектрика, нам также известна скорость света. Время для преодоления этого расстояния светом и соответственно электрическим током, составляет 1 (одну) миллисекунду.
Итак, вопрос: как будут распределяться электрические заряды по времени вдоль проводника, если мы произведём одновременное подключение выводов проводника к выводам источника тока?
Ответ: 1. В момент подключения выводы проводника получат потенциалы соответствующих полюсов источника тока, тока в цепи ещё нет.
2. Далее, по обоим выводам проводника электрические заряды не встречая препятствий (за исключением затрат энергии на поляризацию окружающего проводник диэлектрика) со скоростью света устремляются к противоположным полюсам, то есть НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ, стремясь привести в равновесное состояние замкнутую цепь.
3. С середины пути (т.е. через 0,5 мс) заряды начинают перемещаться как бы друг через друга, испытывая при этом сопротивление и затрачивая запасённую энергию на преодоление этого сопротивления, что проявляется в виде выделения теплоты и образования магнитного поля вокруг проводника.
4. И наконец, нарастая, ещё через 0,5 мс, ток достигнет своей максимальной величины, а результатом становится та работа, которую он (ток) совершает в виде выделения теплоты и образования магнитного поля.
Так что же всё-таки такое, электрический ток, и в каком направлении он течёт?
Итак, определение:
Электрический ток во внешней замкнутой электрической цепи есть перемещение разнополярных электрических зарядов в проводящей среде, направленное к противоположным полюсам источника тока, то есть НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ.
А куда же девался электрон, который движется по металлическому проводнику?
А электрон остался там, в источнике тока, куда же ему тихоходному угнаться за
скоростью света. Вернёмся снова к электронной лампе: получив дополнительную энергию за счёт нагрева, электрон став свободным, долетает до нейтрального анода (анод становится отрицательным полюсом такого источника тока) и попадает в объятия атомов металла и вынужден отдать им свою энергию, а без энергии он уже никто, и здесь лишний, поэтому его выталкивают к диэлектрикам, у них места освободились, потому что соседние электроны полетели свободные места на катоде занимать. Короче говоря, количество электронов в равновесной среде: один полюс источника тока — диэлектрик — другой полюс источника тока, всегда остаётся постоянным, электроны в источнике тока служат всего лишь переносчиками зарядов и быстро (со скоростью света) передвигаться в металлах никак не могут — факт доказанный.
Ещё одно определение:
Источник тока есть устройство или среда состоящее всегда из двух полюсов, где выполняются условия образования и хранения разнополярных электрических зарядов под воздействием сторонних сил путём однонаправленного перемещения полусвободных электронов с одного полюса на другой.
Вывод: признание вышеприведённых утверждений справедливыми, устранит все противоречия существующие до настоящего времени в классической электронной теории.

Читайте также:  Какое обозначение используется для шин при переменном трехфазном токе

Часть 2.
Итак ещё раз о сути вопроса. Причиной радикально противоположных представлений о направлении движения тока явилась электронная лампа. А именно: разве мог кто-либо из теоретиков — физиков в те времена, когда электронная лампа считалась чуть не божеством, рискнуть «опустить» её до уровня источников тока?
А ведь именно отнесение вакуумной лампы (и не только) с термоэлектронной эмиссией к классу источников тока позволяет расставить всё по своим местам, потому что только в источниках тока имеет быть место движение электронов, а в проводниках происходит только перемещение разнополярных зарядов и обязательно НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ, естественно при помощи этих самых электронов, но без их механического перемещения по проводнику.
Посредством движения электрона происходит всего лишь перенос полученной им энергии от стороннего воздействия и образование разнополярных зарядов на полюсах источника тока, а уже следствием перемещения этих зарядов в замкнутой цепи, опять же, НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ, и является естественно электрический ток.
Следует особо отметить, что более 70-ти лет назад уже имелись документальные подтверждения того, что разнополярные электрические заряды действительно движутся в проводящей среде навстречу друг другу, (статья: «Измерение скорости молнии» в журнале «Наука и техника», № 34 (335), 24 августа 1929г., издание «Красной газеты» в Ленинграде).
Таким образом, в ближайшее время могут стать справедливыми (с нашей помощью) примерно следующие определения:
1). Источник тока — есть устройство или среда состоящее всегда из двух полюсов, где выполняются условия образования и хранения разнополярных электрических зарядов под воздействием сторонних сил путём однонаправленного перемещения полусвободных электронов с одного полюса на другой.
СЛЕДСТВИЕ: Везде, где наблюдается одностороннее перемещение электронов с одного полюса на другой, есть источник тока.
2). Электрический ток во внешней замкнутой электрической цепи — есть перемещение разнополярных электрических зарядов в проводящей среде, направленное к противоположным полюсам источника тока, то есть НАВСТРЕЧУ ДРУГ ДРУГУ.

Приложение.
Статья в журнале «Наука и техника», № 34 (335), 24 августа 1929г., издание «Красной газеты» в Ленинграде:
«ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ МОЛНИИ. Скорость, с которой распространяется грозовой разряд, может быть легко измерена при помощи особого аппарата. Аппарат этот представляет собой фотокамеру с двумя быстро вращающимися объективами, укрепленными на общем диске. Согласно полученных при помощи этого прибора данных, время перекидки молнии с облака на землю составляет промежуток времени порядка 1/7000 секунды и все явление продолжается не более 1/359 секунды. Этим же аппаратом разрешается старый спор о том, ударяет ли молния сверху или из земли в облако. Фотография показывает, что молния одновременно возникает в облаке и из земли и обе половины соединяются в середине пути. Все вместе это продолжается 1/7000 секунды. В виду того, что фотографическая камера имеет два объектива, получается сразу два снимка, несколько отличающиеся один от другого, что дает возможность исчислять расстояние, на котором произошел грозовой разряд».

Читайте также:  Определение амплитуды периода частоты фазы переменного синусоидального тока

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

Проектируем электрику вместе

Направление электрического тока

Свободные электроны.. Электрический ток.. Измерение тока.. Амперметр.. Единица силы тока — Ампер.. Направление электрического тока.. Направление движения электронов..

Когда электрическое поле прикладывается к проводнику, свободные электроны (носители отрицательного заряда) начинают дрейфовать в соответствии с направлением электрического поля – возникает электрический ток.

Движение электронов означает движение отрицательных зарядов, следовательно, – электрический ток является мерой количества электрического заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за единицу времени.

В международной системе СИ единица измерения заряда – Кулон, а единица времени – секунда. Поэтому единица силы тока – Кулон в секунду (Кл/сек).

Измерение тока

Единица силы тока Кулон в секунду в системе СИ имеет конкретное название Ампер (А) – в честь знаменитого французского ученого Андре-Мари Ампера (на фото в заголовке статьи).
Как мы знаем, величина отрицательного электрического заряда электрона -1,602 • 10 -19 Кулона. Поэтому один Кулон электрического заряда состоит из 1 / 1,602 • 10 -19 = 6,24 • 10 18 электронов.
Следовательно, если 6,24 • 10 18 электронов пересекает поперечное сечение проводника за одну секунду, то величина такого тока равна одному амперу.

Для измерения силы тока существует измерительный прибор — амперметр.

Рис. 1

Амперметр включается в электрическую цепь ( рис. 1 ) последовательно с тем элементом цепи, силу тока в котором необходимо измерить. При подключении амперметра нужно соблюдать полярность: «плюс» амперметра подключается к «плюсу» источника тока, а «минус» амперметра — к «минусу» источника тока.

Направление электрического тока

Если в электрической цепи, показанной на рис. 1 замкнуть контакты выключателя, то по этой цепи потечет электрический ток. Возникает вопрос: «А в каком направлении?»

Мы знаем, что электрическим током в металлических проводниках называется упорядоченное движение отрицательно заряженных частиц – электронов (в других средах это могут быть ионы или ионы и электроны). Отрицательно заряженные электроны во внешней цепи двигаются от минуса источника к плюсу (одноименные заряды отталкиваются, противоположные — притягиваются), что хорошо иллюстрирует рис. 2 .

Учебник физики за 8 класс дает нам другой ответ: «За направление электрического тока в цепи принято направление движения положительных зарядов», — то есть от плюса источника энергии к минусу источника.

Выбор направления тока, противоположного истинному, иначе как парадоксальным назвать нельзя, но объяснить причины такого несоответствия можно, если проследить историю развития электротехники.

Дело в том, что электрические заряды стали изучать задолго до того, как были открыты электроны, поэтому природа носителей заряда в металлах была еще неизвестна.
Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл американский ученый и политический деятель Бенджамин Франклин.

В своей работе «Опыты и наблюдения над электричеством» (1747 г.) Франклин предпринял попытку теоретически объяснить электрические явления. Именно он первым высказал важнейшее предположение об атомарной, «зернистой» природе электричества: «Электрическая материя состоит из частичек, которые должны быть чрезвычайно мелкими».

Франклин полагал, что тело, которое накапливает электричество, заряжается положительно, а тело, теряющее электричество, заряжается отрицательно. При их соединении избыточный положительный заряд перетекает туда, где его недостает, то есть к отрицательно заряженному телу (по аналогии с сообщающими сосудами).

Эти представления о движении положительных зарядов широко распространились в научных кругах и вошли в учебники физики. Так и получилось, что действительное направление движения электронов в проводнике противоположно принятому направлению электрического тока.

После открытия электрона ученые решили оставить все как есть, поскольку пришлось бы очень многое изменять (и не только в учебниках), если указывать истинное направление тока. Также это связано и с тем, что знак заряда практически ни на что не влияет, пока все используют одно и то же соглашение.
Истинное направление движения электронов используется только, когда это необходимо, чтобы объяснить некоторые физические эффекты в полупроводниковых устройствах (диоды, транзисторы, тиристоры и др.).

Источник