Меню

За положительное направление силы тока во внешней цепи принято



1.2 Положительные направления тока и напряжения

Электрический ток в проводящей среде есть упорядоченное движение электрических зарядов. Известно, что электрический ток проводимости в металлах, так же как и ток переноса в электровакуумных приборах, представляет собой перемещение отрицательно заряженных частиц (электронов), а ток проводимости в электролитах и газах — перемещение как положительно, так и отрицательно заряженных частиц (ионов).

Электрическому току приписывается направление. Хотя в общем случае ток представляет собой движение электрических зарядов того и другого знака в разные стороны, однако, за направление тока принимают направление перемещения положительных зарядов; это направление противоположно направлению движения отрицательных зарядов.

Численно ток определяется как предел отношения количества электричества, переносимого заряженными частицами сквозь рассматриваемое поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени, когда последний стремится к нулю. Следовательно, если обозначить через q количество электричества, прошедшего через рассматриваемое сечение проводника за время t, то мгновенное значение тока, т. е. значение его в любой момент времени t, определится как производная q по t

Здесь q = q+ + q-, где q+ и q- — положительный и отрицательный заряды, переместившиеся в противоположные стороны за время t. В Международной системе единиц ток i измеряется в амперах (А), заряд q — в кулонах (К) или амперсекундах (А×с), время t — в секундах (с).

Электрический ток может быть постоянным (неизменяющимся) или переменным, т.е. изменяющимся в зависимости от времени.

Направление тока характеризуется знаком тока. Понятия положительный ток или отрицательный ток имеют смысл, только если сравнивать направление тока в проводнике с некоторым заранее выбранным ориентиром — так называемым положительным направлением.

Источник

Положительные направления токов, э.д.с. и напряжений

В электротехнике приняты условные положительные направления напряжения U, тока I и э.д.с. E, которые на схемах указываются стрелками.

За положительное направление напряжения принимают напряжение от точки с большим потенциалом к точке с меньшим. Если, например, потенциал точки а больше потенциала точки в (jа>jв), то напряжение направленно от а к в (рис.2.1).

Рис. 2.1. Простая электрическая цепь с источником э.д.с.

За положительное направление тока на участке цепи без источника (см.рис.2.1. участок с резистором r) принято также направление от точки с большим потенциалом к точке с меньшим. На указанном участке цепи положительное направление цепи и напряжение совпадают. Положительным направлением э.д.с. источника является напряжение от точки с меньшим потенциалом к точки с большим внутри источника. Больший потенциал обозначает (+), меньший (–).

Для того, чтобы в электрической цепи (см.рис.2.1.) установить положительные напряжения э.д.с. напряжений токов, следует воспользоваться вольтметром магнитоэлектрической системы. Как известно, подвижная часть этого прибора отклоняется вправо, когда зажим прибора, обозначенный знаком (+), присоединен к точке электрической цепи с большим потенциалом, а зажим, обозначенный знаком (–), к точке с меньшим потенциалом. Направление тока легко определить, если учесть, что в резисторе напряжения тока и напряжения совпадают.

Соотношения между токами, напряжениями э.д.с. и с сопротивлениями в электрических цепях определяются законами Ома и Кирхгофа. С помощью этих законов может быть произведен расчет режима работы любой электрической цепи.

Закон Ома.На участке электрической цепи, не содержащем источника э.д.с. (см.рис.2.1.), сила тока I цепи прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка r.

Величина I·r называется также падением напряжения на резисторе r.

Напряжение и э.д.с.источника энергии. По закону Ома для всей цепи (рис.2.1.) сила тока прямо пропорциональна э.д.с. E и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи (r + r)

где r – внутреннее сопротивление источника. Это же выражение может быть записано в виде

т.е. напряжение источника меньше его э.д.с. на величину падения напряжения на его внутреннем сопротивлении.

Из полученного для U выражения видно, что с увеличением тока напряжение на зажимах источника, вследствие большего внутреннего падения напряжения, уменьшается. Когда источник отключен от внешней цепи (холостой ход), I=0, напряжение на его зажимах равно э.д.с.

Измерение э.д.с. и определение внутреннего сопротивления источника электрической энергии. Так как э.д.с. источника равна разности потенциалов на его зажимах при отсутствии внешней нагрузки, то для ее нахождения измеряют вольтметром напряжение на зажимах источника при разомкнутой внешней цепи. Ток, который протекает через вольтметр, обладающий значительно большим сопротивлением источника, весьма мал, и поэтому измеренное при помощи вольтметра напряжение на зажимах источника, согласно формуле (2.2), практически можно считать равным его э.д.с.

Внутреннее сопротивление источника можно определить из уравнения (2.2) по показаниям вольтметра и амперметра. Для этого при отключенной цепи необходимо измерить э.д.с. Затем, при работе источника под нагрузкой, измерить напряжение на его зажимах и силу тока в цепи.

Первый закон Кирхгофа.Алгебраическая сумма силы токов ветвей, сходящихся в узле j равна нулю

где n – число ветвей, подходящих к узлу j.

Если все втекающие в узел точки условно считать отрицательными, а вытекающие положительными, то для узла j (рис.2.2) можно записать

Рис. 2.2. Узел электрической цепи

Второй закон Кирхгофа.Алгебраическая сумма падений напряжения в ветвях любого замкнутого контура электрической цепи равна сумме э.д.с. источников энергии, действующих в этом контуре.

Перед сопротивлением уравнения по второму закону Кирхгофа необходимо произвольно выбрать направление обхода контура. Затем включить в сумму со знаком (+) все э.д.с. и токи, направления которых совпадают с направлением обхода контура, а со знаком (–) те – направления которых противоположны направлению обода.

Составим уравнение по второму закону Кирхгофа для контура а б в г а (рис.2.3). На схеме условно внутренние сопротивления и э.д.с. источников энергии показаны раздельно. Пусть обход контура совпадает с направлением движения часовой стрелки. Тога по второму закону Кирхгофа имеем

Определение эквивалентного сопротивления и преобразование электрических цепей. Сопротивления в электрических цепях могут быть включены последовательно, параллельно, смешанно или по более сложным схемам. Расчет цепей упрощается при замене нескольких сопротивлений одним эквивалентным, а также при других преобразованиях. Рассмотрим свойства различных способов соединения сопротивлений.

Рис. 2.3. Сложная электрическая цепь

Последовательнымназывается такое соединение, при котором во всех включенных резисторах сила тока одна и та же (рис.2.4)

Читайте также:  При ударе током ток не вышел

Рис. 2.4. Последовательное соединение резисторов

На основании второго закона Кирхгофа можно записать, что общее напряжение цепи равно сумме падений напряжений на отдельных ее участках

Таким образом, общее сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков.

Цепь с любым числом последовательно включенных резисторов можно заменить цепью с одним эквивалентным резистором rэкв (рис.2.5).

Приемники электрической энергии, включенные последовательно, работают нормально, т.е. находятся под номинальным напряжением Uн когда они все имеют один и тот же номинальный ток Iн, а напряжение источника питания равно сумме их номинальных напряжений. В этом случае приемники, имеющие большую номинальную мощность, находятся под большим напряжением, так как они имеют большое сопротивление.

Рис. 2.5. Эквивалентная схема.

Последовательно можно включать, в частности: одинаковые приемники, если напряжение источника равно произведению числа приемников на их номинальное напряжение. При выходе из строя одного приемника прекращается работа всех приемников. Поэтому применяется она сравнительно редко.

Параллельнымназывается такое соединение, при котором все включенные в цепь приемники находятся под одним и тем же напряжением (рис.2.6). В этом случае они присоединены к двум узлам цепи, и на основании первого закона Кирхгофа можно записать, что общий ток равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей, т.е.

Рис. 2.6. Паралельное соединение резисторов

Три параллельно включенных резистора цепи и можно заменить одним эквивалентным, согласно формуле (2.6)

При двух параллельно включенных резисторах

Из соотношения (2.6) следует, что общая проводимость цепи равна арифметической сумме проводимостей отдельных ветвей:

По мере роста числа включенных приемников проводимость цепи возрастает, а общее сопротивление уменьшается. Если параллельно включены n одинаковых приемников, то общее сопротивление равно сопротивлению одного из них, деленному на n.

Отсюда следует, что ,

т.е. ток в цепи распределяется между параллельными ветвями обратно пропорционально их сопротивлениям. Включение по этой схеме приемников любой мощности рассчитано на одно и то же номинальное напряжение. Причем включение или отключение одного или нескольких приемников любой не отражается на работе остальных. Это обуславливает высокую надежность и гибкость схемы параллельного соединения, поэтому в электротехнике она является основной.

Смешаннымназывается такое соединение, при котором в цепи имеются группы параллельного и последовательно включенных приемников (рис.2.7)

Рис. 2.7. Смешанное соединение резисторов

Эквивалентное сопротивление в этом случае равно сумме сопротивлений отдельных последовательно включенных участков цепи. Для цепи, представленной на рис. 2.7.

Очевидно, что в этом случае можно перейти к эквивалентной схеме с одним резистором (рис.2.5). Напряжения и токи резисторов определяются на основании соотношения последовательного и параллельного соединения.

Включение приемников по этой схеме осуществляют крайне редко, лишь тогда, когда ни параллельное, ни последовательное соединение не обеспечивает нормальное питание приемников от источника.

Порядок выполнения работы

1. Собрать поочередно электрические схемы в соответствии с рис. 2.4; 2.6; 2.7 и произвести измерения величин токов и напряжений. В качестве приемников энергии использовать проволочные реостаты, одни и те же для всех трех схем, не изменяя их сопротивлений, при этом ползунки реостатов установить в положения, соответствующие максимальным значениям их сопротивлений.

2. Согласно измеренным величинам токов и напряжений, вычислить сопротивления каждого реостата и эквивалентное сопротивление каждой цепи относительно зажимов источников энергии. Полученные результаты свести в табл. 2.1.

3. Вычислить, исходя из величин r1, r2, r3 эквивалентное сопротивление rэкв каждой из цепей. Сравнить полученные результаты с опытами.

4. Вычислить аналитическую силу токов в приемниках для всех трех схем, считая известными сопротивления приемников и напряжение источника питания. Полученные токи сравнить с измеренными.

5. Сделать выводы по работе.

Соедине- ние Измерения Вычисления
U В U1 В U2 В U3 В I А I1 А I2 А I3 А rэкв Ом r1 Ом r2 Ом r3 Ом
Последова-тельное
Параллель-ное
Смешан- ное

Контрольные вопросы:

1. Какое соединение резисторов называется последовательным?

2. Чему равно эквивалентное сопротивление цепи с последовательно включенными резисторами?

3. При каких условиях применяется последовательное включение резисторов (приемников)?

4. Какое соединение резисторов называется параллельным?

5. Как определить для параллельного соединения эквивалентное сопротивление и эквивалентную проводимость?

6. При каких условиях можно включать параллельно приемники электрической энергии?

7. Почему схема параллельного включения приемников является основной?

8. Какое соединение резисторов называется смешанным?

9. Как определить для смешанного соединения эквивалентное сопротивление?

Источник

Положительные направления токов и напряжений

Согласно электронной теории электрической проводимости, валентные электроны в металлах легко отделяются от атомов (образуя «электронный газ»).

А атомы становятся положительными ионами. Ионы образуют в твердом теле кристаллическую решетку с пространственной периодичностью. Свободные электроны хаотически движутся в пространстве решетки между атомами, сталкиваясь с ними.

Под действием продольного электрического поля напряженностью ε создаваемого в проводнике длиной L источником электрической энергии, свободные электроны приобретают добавочную скорость и дополнительно перемещаются в одном направлении вдоль проводника (рис. 2.4).

Постоянный ток в проводящей среде представляет собой в общем случае упорядоченное движение положительных и отрицательных зарядов под воздействием электрического поля.

Например, в электролитах и газах ионы с положительными и отрицательными зарядами движутся навстречу друг другу. Так как направления движения положительных и отрицательных зарядов противоположны, то необходимо уточнить, движение каких зарядов следует считать направлением тока.

Принято считать направлением тока направление движения положительных зарядов, т.е. направление, обратное направлению движения электронов в проводнике под воздействием электрического поля. Это направление показано стрелкой (см. рис. 2.4).

Постоянный ток определяют по формуле

t — время равномерного перемещения суммарного заряда \q\ через поперечное сечение рассматриваемого участка цепи.

(Основная единица измерения тока в СИ — ампер (А): 1 А= 1 Кл/с.

Значение тока в цепи измеряется прибором — амперметром, который включают последовательно,

т. е. в разрыв цепи.

При расчете цепи действительные направления токов в ее элементах в общем случае заранее не известны. Поэтому необходимо предварительно выбрать условные положительные, или, короче, положительные, направления токов во всех элементах цепи.

Положительное направление тока в элементе сопротивлением R (рис. 2.5) или в ветви выбирается произвольно и указывается стрелкой.

Если при выбранных положительных направлениях токов в результате расчета режима работы цепи значение тока в данном элементе получится положительным, то действительное направление тока совпадает с выбранным положительным.

Читайте также:  Закон ампера это закон полного тока

В противном случае действительное направление противоположно выбранному положительному.

Положительное направление напряжения на элементе схемы цепи (см. рис. 2.5) также может быть выбрано произвольно и указывается стрелкой,

но для участков цепи, не содержащих источников энергии, рекомендуется выбирать его совпадающим с положительным направлением тока, как на рис. 2.5.

Если выводы элемента обозначены, например, а и b (см. рис. 2.5) и стрелка направлена от вывода а к выводу Ь, то положительное направление означает, что определяется напряжение

Аналогичное обозначение можно принять и для тока. Например, обозначение Iab указывает положительное направление тока в элементе цепи или схемы от вывода а к выводу b.

2.4. Закон Ома. Резисторы и резистивные элементы

Столкновения свободных электронов в проводниках с атомами кристаллической решетки тормозят их поступательное движение. Это противодействие направленному движению свободных электронов, т.е. постоянному току, составляет физическую сущность электрического сопротивления проводника.

Аналогичен механизм сопротивления постоянному току в электролитах и газах.

На участке цепи сопротивлением R (см. рис. 2.5) зависимость тока от напряжения определяется соотношением

называемым законом Ома.

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью

Проводящее свойство материала определяет его объемное удельное сопротивление ρv, равное сопротивлению между противоположными сторонами куба с ребром 1 м.

Величина, обратная объемному удельному сопротивлению, называется объемной удельной проводимостью

(2.3)

Единица измерения объемного удельного сопротивления — 1 Ом • м,

объемной удельной проводимости — 1 См/м

Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и материала, из которого изготовлен проводник.

Эта зависимость выражается формулой

(2.4)

R — сопротивление проводника, Ом;

pv — удельное сопротивление, Ом • м;

l — длина проводника, м;

S — площадь поперечного сечения проводника, м 2 .

Сопротивление проводника постоянному току зависит от температуры. Эту зависимость при изменениях температуры в малых пределах (примерно 200 °С) можно выразить формулой

сопротивления при температурах Эь 02; а — температурный коэффициент сопротивления, равный относительному изменению сопротивления при изменении температуры на 1 °С.

В табл. 2.1 приведены значения объемного удельного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления некоторых проводниковых, а в табл. 1.1 — электроизоляционных материалов.

Резистором называется электротехническое устройство, обладающее сопротивлением и применяемое для ограничения тока.

Регулируемый резистор называется реостатом. Условные обозначения различных типов резисторов даны в табл. 2.2.

Резистивными элементами называются идеализированные модели резисторов и любых других электротехнических устройств или их частей, оказывающих сопротивление постоянному току независимо от физической природы этого явления. Они применяются при составлении схем замещения цепей и расчетах их режимов. При идеализации пренебрегают токами через изолирующие покрытия резисторов, каркасы проволочных реостатов и т. п.

Линейный резистивный элемент явля-
ется схемой замещения любой части элек-
тротехнического устройства, в которой Рис. 2.6

ток пропорционален напряжению. Его параметром служит сопротивление R = const.

Если зависимость тока от напряжения нелинейная, то схема замещения содержит нелинейный резистивный элемент, который задается нелинейной вольт-амперной характеристикой I(U). На рис. 2.6 приведены вольт-амперные характеристики (ВАХ) линейного (линия а) и нелинейного (линия Ь) резистивных элементов, а также условные обозначения их на схемах замещения.

2.5. Способы соединения резисторов

Возможны последовательное, параллельное и смешанное соединения резисторов в электрической цепи.

Последовательным называется соединение резисторов, при котором к концу каждого предыдущего резистора присоединяется начало следующего. На рис. 2.7 показана схема цепи с последовательным соединением трех резистивных элементов. При этом ток в каждом резистивном элементе одинаковый 7. Напряжение, приложенное к цепи, равно сумме напряжений на резистивных элементах и с учетом закона Ома равно

где Яж — эквивалентное сопротивление цепи.

Разделив обе части равенства на 7, получим соотношение

Параллельным называется соединение группы резисторов, при котором их начала присоединяются к одному узлу цепи, а концы — к другому. На рис. 2.8 показана схема цепи с параллельным

соединением трех резистивных элементов между узлами аиЬ. При этом напряжения на всех резистивных элементах одинаковые

Общий ток цепи равен сумме токов в резисторах и с учетом закона Ома

где R3K — эквивалентное сопротивление цепи.

Разделив обе части равенства на U, получим соотношение

\/R3^\/Rx + 1/Л2 + 1/Л3 или, учитывая, что проводимость резистора равна G= l/R,

G3K = G\ + Gi + G3. Для двух параллельно соединенных резисторов:

Если параллельно соединены я одинаковых резисторов RX = R2 = = . R, то RsK = R/n.

Для схемы, изображенной на рис. 2.8:

Так как правые части этих равенств равны между собой, то

— h^i — /з^з-Отсюда получаем следующее соотношение,

Это означает, что токи в резисторах, включенных параллельно, распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям.

Смешанным называется такое соединение резисторов в цепи, при котором одна их часть соединяется параллельно, а другая — последовательно.

При расчете таких цепей определяют вначале эквивалентные сопротивления параллельно и последовательно соединенных групп резисторов, а затем — общее сопротивление всей цепи.

Например, для схемы цепи на рис. 2.9 эквивалентные сопро-
тивления участков с параллельным
соединением резистивных элементов R

Rx и R2 и последовательным соединением резистивных элементов R3 и /?4 равны

Дж34 = + Л4. Рис. 2.9

Общее сопротивление цепи равно

Д>бщ = ^эк12 + ^эк34-

2.6. Источники электрической энергии постоянного тока. Электродвижущая сила

Рассмотрим источник электрической энергии постоянного тока на примере гальванического элемента (рис. 2.10, а), представляющего собой две пластины — из меди Си и цинка Zn, помещенные в раствор серной кислоты. Чистая кислота не проводит электрического тока. Но при растворении ее в дистиллированной воде она распадается на ионы, заряженные положительно и отрицательно

Раствор кислоты, щелочи или соли в дистиллированной воде или другом растворителе называют электролитом, а процесс распада химических соединений под действием растворителя на ионы — электролитической диссоциацией.

Вследствие химических процессов положительные ионы цинка Zn 2+ переходят в раствор серной кислоты, оставляя на цинковой пластине избыток отрицательных свободных зарядов. Одновременно в растворе серной кислоты тяжелые и малоподвижные положительные ионы цинка Zn 2+ оттесняют легкие и подвижные положительные ионы водорода Н + к медной пластине, на поверхности которой происходит восстановление нейтральных атомов водорода. При этом медная пластина теряет свободные отрицательные заряды, т.е. заряжается положительно.

Между разноименно заряженными пластинами возникает однородное электрическое поле напряженностью которое препятствует направленному движению ионов в растворе. При значении напряженности поля &=& накопление зарядов на пластинах

Читайте также:  Зачем человека бьют током

прекращается. Напряжение, равное разности потенциалов между пластинами, при котором накопление зарядов прекращается, служит количественной мерой сторонней силы (в данном случае химической природы), стремящейся к накоплению заряда.

Электродвижущей силой (ЭДС) называется количественная мера сторонней силы. Для гальванического элемента ЭДС Е равна

где d— расстояние между пластинами; Uabx= Vax— Vbx — напряжение, равное разности потенциалов между выводами пластин в режиме холостого хода, т. е. при отсутствии тока в гальваническом элементе.

Если к выводам гальванического элемента подключить приемник, например резистор, то в замкнутой цепи возникнет ток. Направленное движение ионов в растворе кислоты сопровождается их взаимными столкновениями, что создает внутреннее сопротивление гальванического элемента постоянному току. Гальванический элемент, эскизное изображение которого дано на рис. 2.10, а, а обозначение на принципиальных схемах — на рис. 2.10, б, можно представить схемой замещения (рис. 2.10, в), состоящей из последовательно включенных ЭДС Е источника и ре-зистивного элемента сопротивлением Rm, равным его внутреннему сопротивлению. Стрелка ЭДС указывает направление движения положительных зарядов в гальваническом элементе под действием сторонних сил. Стрелка напряжения Uab указывает направление движения положительных зарядов под действием сил электрического поля в приемнике, если его подключить к гальваническому элементу.

Схема замещения на рис. 2.10, в справедлива для любых других источников электрической энергии постоянного тока, которые отличаются от гальванического элемента физической природой ЭДС и внутреннего сопротивления.

2.7. Источник ЭДС и источник тока

Источник ЭДС и источник тока являются частными случаями источника электрической энергии.

Рассмотрим процессы в цепи, состоящей из источника электрической энергии и подключенного к нему резистора с сопротивлением нагрузки RH. Представим источник электрической энергии схемой замещения на рис. 2.10, в, а всю цепь — схемой на рис. 2.11, а.

Свойства источника электрической энергии определяет вольт-амперная, или внешняя, характеристика — зависимость напряжения между его выводами Uab = Uот тока I источника, т.е. U(I)

Источник

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ЗАКОНЫ, ЭЛЕМЕНТЫ

И ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Электрической цепью называется совокупность устройств, предназначаемых для прохождения электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий напряжения и тока. В общем случае электрическая цепь состоит из источников и приемников электрической энергии и промежуточных звеньев (проводов, аппаратов), связывающих источники с приемниками.

Источниками электрической энергии являются гальванические элементы, аккумуляторы, термоэлементы, генераторы и другие устройства, в которых происходит процесс преобразования химической, молекулярно-кинетической, тепловой, механической или другого вида энергии в электрическую. К источникам можно отнести и приемные антенны, в которых в отличие от перечисленных выше устройств не происходит изменения вида энергии.

Приемниками электрической энергии, или так называемой нагрузкой, служат электрические лампы, электронагревательные приборы, электрические двигатели и другие устройства, в которых электрическая энергия превращается в световую, тепловую, механическую и т. п. К нагрузкам относятся и передающие антенны, излучающие электромагнитную энергию в пространство.

Расчеты электрических цепей и исследования процессов, происходящих в них, основываются на различных допущениях и некоторой идеализации реальных объектов электрических цепей. Под элементами в теории электрических цепей подразумеваются обычно не физически существующие составные части электротехнических и радиотехнических устройств, а их идеализированные модели, которым теоретически приписываются определенные электрические и магнитные свойства так, что они в совокупности приближенно отображают явления, происходящие в реальных устройствах.

В теории электрических цепей различают активные и пассивные элементы.

Активными элементами считаются источники электрической энергии: источники напряжения и источники тока. К пассивным элементам электрических цепей относятся сопротивления, индуктивности и емкости. Соответственно различают активные и пассивные цепи; активные цепи содержат источники электрической энергии, пассивные же цепи состоят только из пассивных элементов.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Электрический ток в проводящей среде есть упорядоченное движение электрических зарядов. Известно, что электрический ток проводимости в металлах, так же как и ток переноса в электровакуумных приборах, представляет собой перемещение отрицательно заряженных частиц (электронов), а ток проводимости в электролитах и газах — перемещение как положительно, так и отрицательно заряженных частиц (ионов).

Электрическому току приписывается направление. Хотя в общем случае ток представляет собой движение электрических зарядов того и другого знака в разные стороны, однако, за направление тока принимают направление перемещения положительных зарядов; это направление противоположно направлению движения отрицательных зарядов.

Численно ток определяется как предел отношения количества электричества, переносимого заряженными частицами сквозь рассматриваемое поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени, когда последний стремится к нулю. Следовательно, если обозначить через q количество электричества, прошедшего через рассматриваемое сечение проводника за время t, то мгновенное значение тока, т. е. значение его в любой момент времени t, определится как производная q по t

Здесь q = q+ + q, где q+ и q — положительный и отрицательный заряды, переместившиеся в противоположные стороны за время t.

В Международной системе единиц ток i измеряется в амперах (А), заряд q — в кулонах (К) или ампер-секундах (А×с), время t — в секундах (с).

Электрический ток может быть постоянным (неизменяющимся) или переменным, т.е. изменяющимся в зависимости от времени.

Направление тока характеризуется знаком тока. Понятия положительный ток или отрицательный ток имеют смысл, только если сравнивать направление тока в проводнике с некоторым заранее выбранным ориентиром — так называемым положительным направлением.

Положительное направление тока выбирается произвольно; оно обычно указывается стрелкой. Если в результате расчета тока, выполненного с учетом выбранного положительного направления, ток имеет знак плюс (i > 0), то это означает, что его направление совпадает с выбранным положительным направлением. В противном случае, когда ток отрицателен (i

Двойное индексное обозначение возможно и для тока. Например, i12обозначает ток, который имеет положительное направление на участке цепи от точки 1 к точке 2. Однако на практике большее распространение нашло обозначение с помощью стрелок.

Положительными направлениями токов и напряжений пользуются при исследовании процессов, происходящих в электротехнических устройствах, и при расчете электрических цепей. Для краткости положительное направление будем называть просто направлением.

Источник