Великие физики

Определение — единица — сила — ток

Определение единицы силы тока — ампера — основано на взаимодействии параллельных прямолинейных токов.
 

Определение единицы силы тока — ампера — основано на взаимодействии параллельных прямолинейных токов: ампер ( а) равен силе постоянного тока, который, протекая по двум длинным параллельным прямолинейным проводникам, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу, равную 2 10 — 7 н на 1 м длины.
 

Такое определение единицы силы тока дает возможность легко воспроизводить эту единицу с помощью установки, называемой ампер-весами.
 

Так, для определения единицы силы тока в качестве эталонов изготовляются стандартные гальванические элементы и стандартные резисторы ( сопротивления), а сила тока определяется по закону Ома.
 

На основе (8.20) дается определение единицы силы тока: ампер есть сила постоянного тока, который, будучи поддерживаемым в двух параллельных прямолинейных проводниках бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенных на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками возникновение силы, равной 2 — Ю 1 Н на метр длины.
 

На последней формуле основано определение единицы силы тока 1 ампер в СИ.
 

С формулой ( 4) связано определение единицы силы тока ампера, являющейся одной из основных в системе СИ.
 

Магнитное взаимодействие проводников с током используется для определения единицы силы тока в СИ. Согласно определению ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2 — 10 — 7 И на каждый метр длины.
 

В системе СГСМ закон взаимодействия токов используется для определения единицы силы тока ( стр. В системе СИ единица тока введена как независимая и закон взаимодействия токов используется для определения магнитной постоянной ц0 ( стр.
 

В системе СГСМ закон взаимодействия токов используется для определения единицы силы тока ( стр. В системе СИ единица тока введена как независимая и закон взаимодействия токов используется для определения магнитной постоянной

В системе СГСМ закон взаимодействия токов используется для определения единицы силы тока ( стр. В системе СИ единица гока введена как независимая и закон взаимодействия токов используется для определения магнитной постоянной ц0 ( стр.
 

В Международной системе единиц ( СИ) формула (22.3) была использована для определения единицы силы тока — ампера.
 

На Международной конференции по мерам и весам в 1948 г. было решено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током.
 

При измерениях малых токов пользуются меньшими кратными единицами: миллиампером ( мА), равным 10 3 А, и микроампером ( мкА), равным 10 — 6 А. Определение единицы силы тока дается в курсах физики. Эту величину можно воспроизвести, используя различные эффекты, проявляющиеся при протекании тока в электрической цепи. Основным является воспроизведение ампера с помощью измерения сил взаимодействия между проводниками. При силе тока в один ампер через данное сечение проводника в одну секунду протекает электрический заряд, равный одному кулону ( Кл), т.е. заряду 6 29 — 1018 электронов.
 

Физика 8 класс

«Применение тепловых двигателей» — Основные части двигателя внутреннего сгорания. Коэффициент полезного действия тепловых машин. Нагреватель. Виды тепловых двигателей. Принцип реактивного движения. И. Ньютон. Двигатели. Проект аппарата. Исторический курьез. Двигатель внутреннего сгорания. Э.Ленуар. Шар Герона. Паровая машина. Первый космонавт планеты. Проблемы охраны окружающей среды. К.Э. Циолковский. Формулы для расчета КПД.

«История изобретения паровых машин» — Паровая турбина Герона. Первый паровой автомобиль. Первый паровоз. История изобретения паровых машин. Преимущества. Цель. Трудно представить нашу жизнь без электричества. Паровая машина. Паровые машины. Определение. Немного истории.

«Ломоносов — великий русский учёный» — Мозаичные работы Ломоносова. Забота о могуществе Российского государства. Ломоносов – поэт и просветитель. Ломоносов как выдающийся художник. Великий русский ученый. Родина Ломоносова. М. В. Ломоносов. Методы количественных определений. След в науке. Научные труды Ломоносова. Ломоносов выступал за самобытность и оригинальность отечественной науки. Открытия в области химии. Память Ломоносову. Уроки рисования.

«Развитие двигателей внутреннего сгорания» — Карбюраторный двигатель. Внутренней энергией обладают все тела. Альфонс Бо де Роша. Газотурбинный ДВС. 4-х тактный двигатель. Основные этапы развития ДВС. Создали двигатель внутреннего сгорания в середине 19 века. Роторный ДВС. Дизельные двигатели. Одна из разновидностей двигателей внутреннего сгорания. Дизельный двигатель. История развития ДВС. Роберт Бош. Двигатели внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые.

«Состояние невесомости» — Космонавт не ощущает собственную тяжесть. «Большая Советская Энциклопедия». Современное значение слова. Вывод. Цель работы. Невесомость имеет место при свободном движении тела в поле тяготения. Объяснение невесомости. Свободное падение. Невесомость на Земле. Невесомость. Суть явления невесомости. Искусственная «тяжесть». В словаре В.И. Даля. В невесомости изменяется ряд жизненных функций живого организма.

«Задания по физике» — Сила. Плотность. Зависит ли сила тяжести от высоты подъема. Туча. Влияние силы тяжести. Почему камбала плоская. Роса. Своя игра. Сила трения. Плотность пробки. Подшипники. Подвес.. Сосна. Зеркало. Почему плуг делают острым. Г. Галилей. броун. Правила игры. Почему рыба скользкая. Радиоволны. Физика в живой природе. Фуко. Корова. Максимальное давление. Игровое поле. Солнечный зайчик. Объем погруженной части тела.

«Физика 8 класс»

Как образуется электрический ток

За 2,5 тысячи лет до нашей эры в Древнем Египте знали об электрических рыбах и считали их защитниками водных обитателей. Имели представление на этот счёт греки и римляне, порой указанную особенность пытались использовать для лечения головной боли или подагры. Замечено, что заряд отлично передаётся металлическими предметами. Первым пытался изучать статическое электричество за 600 лет до н. э. Фалес Милетский. Тогда уже узнали свойство янтаря, потёртого шерстью, притягивать разнородные диэлектрические материалы. Но учёный муж быстро зашёл в тупик.

Понятие электричество начало развиваться в 1600-х годах Вильямом Гилбертом, который экспериментировал с рудой магнитного железняка и натёртым янтарём. Термин происходит из греческого языка. В переводе электричество означает «подобный янтарю», проявляющий аналогичные свойства. По-видимому, первым печатным изданием, затрагивающим тематику, является Pseudodoxia Epidemica Томаса Брауна, изданная в 1646 году.

Запуск ключа в небо Б.Франклином

Дальнейшие исследования идут вразнобой. К примеру, в 1752 году Бенджамин Франклин привязал металлический ключ к воздушному змею и пустил в грозовое небо. Лицезрел соскакивающие на руку искры и высказал предположение об электрической природе молний. На арабском языке, кстати, природное явление издавна называется одинаковым словом с названием электрических скатов. Бенджамин Франклин полагал, что любая материя содержит флюид, недостаток которого проявляется в отрицательном заряде, а избыток – в положительном. По непонятным причинам к первому типу материалов отнесли стекло, ко второму – резину. Движение флюида образует электрический ток.

В результате описанного допущения получилось, что направление течения флюида противоположно направлению движения электронов. И сегодня в физике ток указывается стрелкой, направленной в обратную сторону. Движение это небыстрое и образуется не исключительно электронами. Скорость хода элементарных частиц составляет единицы сантиметров в секунду. А электрическая волна движется намного быстрее. Поэтому ток возникает в среде и распространяется приблизительно со скоростью света и быстро исчезает.

Возвратимся к опытам с резиной и стеклом. Замечено, что потёртые, они притягиваются, но отталкивают кусок из идентичного материала. Так возникло представление о двух типах флюида. Тела, способные демонстрировать аналогичные резине или стеклу свойства, стали называть электрически заряженными. Отдельные материалы содержат положительный, а иные отрицательный флюид, отталкиваются стеклом, но притягиваются резиной, и наоборот.

Ток способен переноситься электронами (отрицательными частицами) либо протонами (положительными частицами). Часто в теории полупроводников используется термин «дырка». Это место, где в определённый момент наблюдается недостаток электронов. Заряд подобного носителя положительный. Часто нет разницы, частицами какого знака образован ток.

Электрический ток

Явления, связанные с электрическим током

Магнитные поля

Уже замечено, что протекающий по проводнику электрический ток создаёт вокруг него магнитное поле. На этом принципе основано действие приборов, среди числа упомянутых простейшими считаются электрические замки. Создавая катушки из проволоки, возможно сложить эффект образовавшегося поля от каждого витка. Чем пользуются на практике, образуя малым током силу притяжения якоря замка в несколько центнеров при смехотворной номинальной мощности в десяток Вт. Так работает большинство систем типа Домофон.

Магнитные поля

Аналогичным образом эффект возникновения магнитного поля применяется для:

1. Погрузки и разгрузки чёрного металла в пунктах приёма и переработки.
2. Разнообразных реле.
3. Электрических двигателях всех модификаций.

Тепловой эффект

Ток при протекании по проводнику вызывает эффект нагревания. Явление описывается законом Джоуля-Ленца, где говорится, что термический эффект прямо пропорционален квадрату электрического тока и сопротивлению проводника. На этом базируется главное непонимание техники новичками. При пониженном напряжении большинство приборов для поддержания прежней мощности потребляют больший ток. Ярким примером станут лампочки накала, где на вольтаж 27 В прежняя интенсивность достигается исключительно десятикратным увеличением тока.

Это вызывает ударный перегрев питающего провода. По эффекту Джоуля-Ленца выходит, что мощность зависит от квадрата тока. И при увеличении последнего в 10 раз тепловой эффект повышается на два порядка (100 раз). Этим объясняется столь высокий разогрев места сварочной дуги, хотя провод питания остаётся холодным. Передаваемая мощность остаётся прежней, но напряжение на электроде сильно ниже входных 220 В. Возникает эффект повышения температуры.

Тепловой эффект применяется в нагревателях, где считается явлением побочным, но полезным. Что касается лампочек с нитями накала, здесь большая часть энергии пропадает впустую. Нить греется при протекании электрического тока, но малая энергия преобразуется в световую. Масса передаётся излучением в инфракрасном, невидимом спектре. Эта сложность решена в энергосберегающих лампочках, где ток образует дугу в газовой среде или испускает фотоны, проходя через p-n-переход особой конструкции.

В электрических обогревателях КПД пытаются повысить за счёт создания свойств направленности при помощи зеркал и прочих рефлекторов.

Передача информации

Замечено, что ток высокой частоты распространяется преимущественно по поверхности проводника, а не в толще. В результате металлический стержень активно излучает энергию в пространство. В обычных проводах для блокировки эффекта применяется экран, если его намеренно убрать, получается антенна. Это используется в передающих информацию через эфир устройствах. Никола Тесла планировал описанным методом транслировать на расстояние энергию. Но исследования остались засекречены ФБР, а во всеуслышание объявили, что последние работы учёного поставленную задачу решить не могут.

Электрический ток

Электричеством называют форму энергии, основанной на наличии электрических зарядов в веществе. Вся материя состоит из атомов, а атомы содержат заряженные частицы. Каждый протон в атомном ядре содержит одну единицу положительного электрического заряда, а каждый электрон, вращающийся вокруг ядра, несёт в себе единицу отрицательного. Электрические явления возникают, когда электроны покидают атомы: потеря одного или нескольких из них превращает атом в положительно заряженный ион. Все явления, происходящие с зарядами, могут быть отнесены к двум основным категориям:

• статическое электричество;
• электрический ток.

Электрический ток имеет отношение к поведению зарядов в движении. Чтобы они перемещались непрерывно, им нужно обеспечить беспрепятственный маршрут. Путь для зарядов называют электрической цепью. Простейшая электрическая цепь, как правило, состоит из следующих элементов:

• источника;
• нагрузки;
• соединяющих проводников.

Электрическим током называют любое движение носителей электрических зарядов: субатомных частиц (электронов или протонов), ионов (атомов, потерявших или набравших электроны) или квазичастиц (дырок в полупроводниках, которые можно рассматривать в качестве положительно заряженных носителей).

Ток в проводнике представляет собой движение электронов в одном направлении (постоянный) или с периодической сменой направления движения (переменный). В газах и жидкостях он состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных в обратном. Существуют и другие его виды, например, пучки протонов, позитронов или других заряженных мюонов в ускорителях частиц.

В отношении общепринятого направления тока существует некоторое противоречие, основа которого была заложена более двух веков назад. Поскольку в те времена электроны ещё не были обнаружены, учёные предположили, что перемещаемые частицы несли положительный заряд. Традиция обозначать направление тока как направление движения положительных частиц не забыта и сейчас, хоть в проводниках носителями заряда являются электроны.

Что такое электрический ток

Электрический ток есть упорядоченное движение электрически заряженных частиц в каком-либо проводнике. Для его возникновения необходимо создание так называемого электрического поля, потому что именно под воздействием электрического поля заряженные частицы и приходят в движение. Надо сказать, что электрические заряды возникают практически постоянно при тесном контакте всевозможных веществ.

Иногда заряды свободно перемещаются между различными частями — в таком случае речь идет о проводниках электрического тока. Если же свободное перемещение частиц невозможно, то говорят об изоляторах.

• Примеры проводников — водные растворы кислот и солей и практически все металлы (они имеют разную степень проводимости, но проводниками являются все без исключения).
• К изоляторам относятся такие вещества, как янтарь, эбонит, различные кварцы и большинство газов. Также изоляторами являются и искусственно созданные вещества (полиэтилен, поливинилхлорид и другие).

В чем измеряется ток

Существует несколько основных параметров измерения электрического тока. Наиболее важными считаются сила тока и напряжение. Однако для полного описания всех параметров мы расскажем и о таких характеристиках, как мощность, сопротивление и частота, о которой мы расскажем, когда будем давать определение переменного тока.

Сила тока

Сила тока — измеряемая физическая величина, которая равна отношению количества заряда, проходящего за определенное время через проводник (точнее — его поперечное сечение), к величине указанного промежутка времени. Как мы знаем, сила тока измеряется в Амперах (А). Также, говоря о силе тока, нельзя не упомянуть и такую величину, как плотность тока.

Плотностью тока называют отношение силы тока, проходящего сквозь определенный элемент поверхности, к площади этого элемента.

Мощность тока

Мощностью называется такая работа, которая выполняется частицами электрического тока против электрического сопротивления. Результаты этой работы мы видим в выделяющейся тепловой энергии. Поэтому, если говорить проще, мощность электрического тока — это количество выделяемого тепла за единицу времени. Измеряют мощность в Ваттах (Вт).

Напряжение тока

Напряжением электрического тока называется отношение работы тока к заряду на определенном участке цепи. Заряд тока измеряется в Кулонах (Кл), а работа — в Джоулях (Дж). Таким образом напряжение можно измерить так: 1Дж/1Кл. Как вы уже, наверное, догадались, полученное значение будет равно 1 Вольту (В) — основной единице, в которых измеряют напряжение.

Электрическое сопротивление

В свое время немецкий ученый Георг Симон Ом заметил, что приборы выдают различную силу тока при использовании разных электрических цепей. Таким образом было доказано, что различные проводники имеют разное электрическое сопротивление. Формула расчета сопротивления проста. Отметим само сопротивление буквой R, L будет обозначать длину проводника, а S — площадь поперечного сечения. В этом случае сопротивление вычисляется по формуле R=L/S. Измеряется сопротивление в Омах.

Что такое постоянный ток и переменный ток

Собственно говоря, ответ на этот вопрос весьма прост. Постоянным током называется такой ток, в котором величина и направление практически не меняются во времени. Постоянный ток поэтому не имеет и частоты изменения. Потому, когда на производстве имеют в виду постоянный ток, то говорят о таком токе, у которого нулевая частота.

Вот мы и подошли к определению того, что такое переменный ток. Переменным током называется такой ток, который меняется за определенный промежуток времени по величине и направлению. Теперь поговорим о такой характеристике переменного тока, как частота.

Частота переменного тока

Частотой называется количество циклов изменения электрического тока за определенную единицу времени. Измеряют частоту переменного тока в Герцах (Гц). Так, частота промышленного тока в России и во многих других странах мира равна 50 Гц, а, например, в США используется переменный ток частотой 60 Гц.

И последнее, о чем хотелось бы рассказать: от чего зависит ток, точнее говоря — его определенные параметры. Отчасти мы уже ответили на этот вопрос. Как мы уже говорили, сила тока и сопротивление зависят от характеристик проводящих материалов, а частота — от способности переменного тока изменять свои характеристики. Что касается возникновения тока, то для этого должны быть соблюдены определенные условия, а именно: наличие движения заряженных частиц, которое может возникнуть как естественным, так и искусственным путем.

Вопрос 3. Источники напряжения и тока определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование. Примеры источников напряжения и тока.

Электрическую энергию получают путём
преобразования химической, механической
и других видов энергии.

Устройство, которое даёт в цепь энергию,
называется источником.

Различают источник напряжения и
источник тока.

Источник напряжения— источник,
ЭДС которого не зависит от сопротивления
нагрузки.

Батареи, аккумуляторы, сеть — примеры
источников напряжения.

Схемное изображение
источника напряжения:

Источник тока— источник, ток
которого не зависит от сопротивления
нагрузки.

Источниками тока являются электронные
лампы, транзисторы.

Схемное изображение
источника тока:

На практике источник тока можно получить,
если к источнику напряжения подключить
очень большое внутренне сопротивление.

Можно при расчётах преобразовать
источник напряжения в эквивалентный
источник тока, если ток источника
тока рассчитать по формуле

и внутренне сопротивление источника
напряжения, включенное последовательно,
включить к источнику тока параллельно.

Схема с источником
напряжения:

Схема с эквивалентным
источником тока:

Вопрос 4. Классификация
электрических сигналов (простые и
сложные, периодические и непериодические,
детерминированные и случайные). Способы
представления сигналов (математическая
модель, временная, спектральная и
векторная диаграммы).

Классификация электрических сигналов:

1. Периодические и непериодические

Периодические сигналыповторяются
через определённый промежуток времени.

Непериодические сигналыпоявляются
один раз и больше не повторяются.

1. Детерминированные и случайные

Детерминированные сигналы—
сигналы, которые можно описать с помощью
функции времени.

Случайные сигналы— сигналы,
мгновенные значения которых заранее
не может быть предсказано.

1. Простые и сложные

Простые сигналы— сигналы, токи и
напряжения которых имеют одну частоту
(синусоида).

Сложные сигналы— сигналы, которые
состоят из суммы токов и напряжений
нескольких частот.

Способы представления сигнала:

1. Математическая модель— уравнение,
   которое описывает форму сигнала.

— уравнение гармонического сигнала

1. Временная диаграмма— график
   зависимости мгновенных значений
   переменной от времени

1. Векторная диаграмма: строится
   только для гармонического сигнала.

1. Спектральная диаграмма— зависимость
   амплитуды гармонических сигналов от
   частоты.

Вопрос 5

Основные
параметры детерминированных периодических
сигналов (период, угловая и циклическая
частота, амплитуда, размах, мгновенное
и действующее значения, скважность).
Примеры периодических сигналов различной
формы

Основные параметры детерминированных
периодических сигналов:

1. Мгновенное значение— значение
   переменной в любой момент времени:

1. Максимальное (амплитудное) значение— наибольшее из мгновенных значений:

1. Размах сигнала— разность между
   максимальным и минимальным значениями
   сигнала:

1. Действующее значение переменного
   тока— такой постоянный ток, который
   за время равное периоду, выделяет
   сопротивлението же количество тепла, что и переменный
   ток:

Все приборы показывают действующие
значения. Для гармонического сигнала
максимальные и действующие значения
связаны формулой:

1. Период— наименьший промежуток
   времени, через который значения
   переменной повторяются:

1. Циклическая частота— количество
   колебаний переменной за 1 с:

1. Угловая частота

Примеры периодических сигналов разной
формы:

1. Сигнал, не изменяющийся во времени
   (постоянное напряжение или ток)

1. Гармонический сигнал

Изменяется по закону косинуса или
синуса

1. Сигнал треугольной формы

1. Сигнал пилообразной формы

1. Сигнал прямоугольной формы

   1. Биполярный импульс

1. 1. Однополярный импульс

— длительность импульса

Скважность:

(безразмерная величина)

Скважность— отношение периода
к длительности импульса

1. Ток на выходе однополупериодного
   выпрямителя

1. Ток на выходе двухполупериодного
   выпрямителя

Вопрос 6. Двухполюсники
и четырехполюсники, коэффициент передачи
четырехполюсника по напряжению, току,
мощности. Логарифмические единицы
измерения коэффициента передачи.
Понятие о воздействие и отклике.

Двухполюсник— участок цепи, который
имеет 2 зажима:

Четырёхполюсник— участок цепи,
который имеет 2 входных и 2 выходных
зажима:

Коэффициент передачи по напряжению— отношение напряжения на выходе к
напряжению на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по току —
отношение тока на выходе к току на входе
четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по мощности— отношение мощности на выходе к
мощности на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по напряжению
может измеряться в логарифмических
единицах:

Сигнал, который поступает в цепь,
называется воздействие, а который
получается в результате воздействия,
называетсяотклик.

Воздействие на человека

В большинстве случаев электрический ток представляет собой поток электронов. Поскольку ампер является мерой количества заряда, проходящего в секунду, нетрудно будет посчитать количество электронов в перемещённом заряде: 1 Кл = 6,24151·10 18. То есть один ампер равен потоку 6340 квадриллионов частиц в секунду. Это колоссальная цифра, но вряд ли она иллюстративна для сравнительного понимания, когда показатель чего-либо измеряют в амперах. В этом помогут следующие повседневные примеры:

• 160х10 -19 — один электрон в секунду;
• 0,7х10 -3 — слуховой аппарат;
• 5х10 -3 — пучок в кинескопе телевизора;
• 150х10 -3 — портативный ЖК телевизор;
• 0,2 — электрический угорь;
• 0,3 — лампа накаливания;
• 10 — тостер, чайник;
• 100 — стартер автомобиля;
• 30х10 3 — удар молнии;
• 180х10 3 — дуговая печь для ферросплавов;
• 5х10 6 — дуга между Юпитером и Ио.

Порог смертельно опасного воздействия на человеческий организм начинается с 18 мА. Ток, превышающий это значение и проходящий через грудную клетку, способен стимулировать мышцы груди таким образом, что их спазмы могут вызвать полную остановку дыхания. Другой опасный эффект при подобном воздействии связан с фибрилляцией желудочков сердца. Основные факторы летальности:

1. Сила тока. Так как сопротивление между точками входа и выхода — постоянная величина, по закону Ома высокое напряжение делает вероятным высокий ампераж.
2. Маршрут протекания. Наиболее опасны для сердечной мышцы направления рука-рука и передняя-задняя части грудной клетки.
3. Индивидуальная чувствительность к воздействию электричества и особенности организма (сопротивление кожи и её влажность, возраст и пол, заболевания, наличие медицинских имплантов).
4. Продолжительность воздействия.