Что такое электрический ток?

Если внимательно проанализировать жизнь современного общества в техническом плане, то становится понятным, что привычный порядок вещей определяет электрический ток. Устройство общества во многом определяется именно им. Можно отказаться от природного газа, заменив его твердыми и жидкими видами топлива- даже бензин для автомобилей сейчас вполне успешно подменяется аналогами на основе спирта- но вот электрический ток заменить нечем: он или есть, или его нет.

Люди, лишь в общих чертах знакомые с электротехникой, часто думают, что в данной области давно все известно и рассчитано. На самом деле это далеко не так. Многие свойства, которыми обладает электрический ток, являются аксиомами (фундаментальными законами, не требующими доказательств), хотя это не мешает вполне успешно использовать электрические приборы в быту и на производстве.

На вопрос «что же такое электрический ток» литература дает однозначный ответ – это направленное движение заряженных частиц. Из основного курса физики известно, что атом состоит из трех компонентов: нейтрона, протона и отрицательно заряженного электрона (их количество варьируется). Некоторые электроны, находящиеся на удаленных орбитах от притягивающего их ядра, могут покидать структуру атома и пребывать в «условно свободном» состоянии. При их прохождении по специальным средам, образуемым элементами схем, электроны совершают нужную человеку работу. Это может быть повышение температуры спирали нагревательного прибора, генерация магнитного поля в трансформаторах и катушках индуктивности, колебательные возмущения магнитных полей и пр.

Для создания таких свободных частиц служат источники электрического тока. Слово «создание» верно лишь отчасти, так как не все источники непосредственно генерируют ток. Поэтому существует разделение на первичные и вторичные. Первые создают ток, а вторые его накапливают и при необходимости отдают. Генерация тока выполняется на электростанциях (гидро, тепло, атомных и др.). Обмотки генерирующих машин вращаются в магнитном поле, которое «выбивает» электроны с их орбит. Затем поток этих высвободившихся частиц по линиям электропередач направляется к преобразующим устройствам-трансформаторам, в соответствии с законом электромагнитной индукции уменьшающим или увеличивающим действующее значение напряжения. Далее ток идет к потребителям, где и совершает требуемую работу. Электроны не движутся в «никуда»: они направляются обратно к генератору, соединенному с огромной массой Земли, которая может их накапливать (почти как люди – стремятся к покою). В свете вышесказанного необходимо указать условия существования электрического тока:

• наличие замкнутого контура из проводящего материала, служащего для электронов своеобразным мостиком между источником их возникновения (выбивания из атомов) и землей (массой). Именно поэтому до подключения устройства-потребителя в обычной бытовой розетке электрического тока нет, а есть только напряжение;
• источник тока постоянно создает их поток в проводнике. В противном случае никакого движения (тока) не будет. Если мощности источника недостаточно для преодоления сопротивления материала, то такой проводник приравнивается к диэлектрику.

Для лучшего понимания природы электрического тока его часто сравнивают с гидросистемами. Ток – движение жидкости по трубам, напряжение – перепад высот и пр. Хотя такое сравнение не может объяснить магнитные свойства, но для общего представления вполне подходит.

Интересный момент: считается, что постоянный ток направлен от положительного полюса (плюса) к отрицательному (минусу), хотя на самом деле электроны движутся в противоположном направлении.