Kaj je električni tok? Pogoji za obstoj električnega toka: značilnosti in dejanja

Električni tok je električni naboj. Lahko je v obliki nenadnega odvajanja statične elektrike, kot je na primer strela. Ali pa je lahko nadzorovan proces v generatorjih, baterijah, sončnih ali gorivnih celicah. Danes bomo preučili sam pojem "električni tok" in pogoje za obstoj električnega toka.

Električna energija

Večina električne energije, ki jo uporabljamo, je v obliki izmeničnega toka iz električnega omrežja. Ustvarjajo ga generatorji, ki delujejo v skladu z indukcijskim zakonom Faraday, s katerimi spreminjanje magnetnega polja lahko inducira električni tok v prevodniku.

Generatorji imajo vrtljive tuljave žice, ki prehajajo skozi magnetna polja, ko se vrtijo. Ko se tuljave vrtijo, se odprejo in zaprejo glede na magnetno polje in ustvarjajo električni tok, ki spreminja smer v vsakem obratu. Tok poteka skozi celoten cikel naprej in nazaj 60 krat na sekundo.

Generatorje lahko napajajo parne turbine, ogrevane s premogom, zemeljskim plinom, nafto ali jedrskim reaktorjem. Iz generatorja tok prehaja skozi vrsto transformatorjev, kjer njena napetost narašča. Premer žic določa moč in tok, ki jo lahko prenesejo brez pregrevanja in izgube energije, napetost pa je omejena le s tem, kako dobro so linije izolirane od tal.

Zanimivo je, da tok nosi samo en žico, ne dva. Njene dve strani so označene kot pozitivne in negativne. Ker pa polarnost izmeničnega toka varira 60 krat na sekundo, imajo tudi druga imena - vroča (glavna električna napeljava) in ozemljena (ki poteka pod tlemi, da zaprejo vezje).

Zakaj potrebujem električni tok?

Obstaja veliko možnosti za uporabo električnega toka: lahko osvetljuje vašo hišo, pranje in suha oblačila, dvignite vrata garaže, vreli vodo v kotličku in omogočite delo z drugimi gospodinjskimi predmeti, ki veliko olajšajo naše življenje. Kljub temu je sposobnost trenutnega prenosa informacij vse bolj pomembna.

Ko se povežete z internetnim računalnikom, uporablja le majhen del električnega toka, toda to je nekaj, česar sodobna oseba ne predstavlja svojega življenja.

Koncept električnega toka

Tako kot rečni tok, tok molekul vode, električni tok je tok napolnjenih delcev. Kaj povzroča to, in zakaj ne gre vedno v eno smer? Ko slišiš besedo "teče", kaj misliš? Morda bo to reka. To je dobro povezovanje, ker je zaradi tega električni tok ime. Zelo je podoben pretoku vode, namesto molekul vode, ki se gibljejo vzdolž postelje, se napolnjeni delci premikajo vzdolž vodnika.

Med pogoji, ki so potrebni za obstoj električnega toka, obstaja klavzula o prisotnosti elektronov. Atomi v prevodnem materialu imajo številne od teh brezplačnih nabitih delcev, ki plavajo okoli in med atomi. Njihovo gibanje je naključno, zato je tok v kateri koli smeri odsoten. Kaj je potrebno za električni tok?

Pogoji za obstoj električnega toka vključujejo prisotnost napetosti. Ko se nanesejo na vodnik, se vsi prosti elektroni premaknejo v eni smeri in ustvarjajo tok.

Radoveden glede električnega toka

Zanimivo je, da ko se električna energija prenaša skozi vodnik pri hitrosti svetlobe, se sami elektroni premikajo počasneje. Pravzaprav, če ne bi pohiti skupaj z prevodno žico, bi bila hitrost 100-krat hitrejša od premika elektrona. To je posledica dejstva, da jim ni treba potovati na velike razdalje za prenos energije med seboj.

Neposredni in izmenični tok

Danes se široko uporabljajo dve različni vrsti toka: konstantna in spremenljiva. V prvem delu se elektroni premikajo v eni smeri, od "negativne" do "pozitivne" strani. Izmenični tok potisne elektrone naprej in nazaj, spreminjanje smeri toka večkrat na sekundo.

Generatorji, ki se uporabljajo v elektrarnah za proizvodnjo električne energije, so namenjeni proizvodnji izmeničnega toka. Verjetno nikoli niste opozorili na dejstvo, da svetloba v vašem domu dejansko utripa, ker se trenutna smer spreminja, vendar je prehitro, da ga prepoznajo oči.

Kakšni so pogoji za obstoj stalnega električnega toka? Zakaj potrebujemo obe vrsti in kateri je boljši? To so dobra vprašanja. Dejstvo, da še vedno uporabljamo obe vrsti toka, nakazuje, da oba služita posebnim namenom. V 19. stoletju je bilo jasno, da je bil učinkovit prenos moči na dolge razdalje med elektrarno in hišo mogoč le pri zelo visokih napetostih. Toda problem je bil, da je pošiljanje resnično visoke napetosti zelo nevarno za ljudi.

Rešitev tega problema je bila zmanjšanje napetosti zunaj doma, preden jo je poslal v notranjost. In do danes se za prenos na dolge razdalje uporablja konstanten električni tok, predvsem zaradi njegove zmožnosti enostavnega pretvorbe v druge napetosti.

Kako deluje električni tok

Pogoji za obstoj električnega toka vključujejo prisotnost napolnjenih delcev, vodnikov in napetosti. Mnogi znanstveniki so študirali električno energijo in ugotovili, da sta dve vrsti: statična in tekoča.

Slednja igra pomembno vlogo v vsakdanjem življenju katere koli osebe, saj predstavlja električni tok, ki poteka skozi verigo. Vsakodnevno ga uporabljamo za prehrano domov in še veliko več.

Kaj je električni tok?

Ko električni tok krožijo od enega mesta do drugega v tokokrogu, se generira električni tok. Pogoji za obstoj električnega toka vključujejo poleg napolnjenih delcev prisotnost prevodnika. Najpogosteje ta žica. Njeno vezje je zaprta zanka, v kateri tok potuje iz vira napajanja. Ko je veriga odprta, ne more končati poti. Na primer, ko je svetloba v sobi izklopljena, je vezje odprto, toda ko je vezje zaprto, lučka sveti.

Trenutna moč

Na pogoje za obstoj električnega toka v prevodniku močno vpliva napetostna karakteristika, kot je moč. To je kazalnik porabe energije v določenem časovnem obdobju.

Obstaja veliko različnih enot, ki se lahko uporabljajo za izražanje te lastnosti. Vendar se električna moč skoraj izmeri v vatih. En vat je en joule na sekundo.

Električni naboj v gibanju

Kakšni so pogoji za obstoj električnega toka? Lahko ima obliko nenadnega odvajanja statične elektrike, kot so strela ali iskra zaradi trenja z volneno krpo. Vendar pogosteje, kadar govorimo o električnem toku, mislimo na bolj nadzorovano obliko električne energije, zaradi katere luči gorijo in naprave delujejo. Večino električnega naboja nosijo negativni elektroni in pozitivni protoni znotraj atoma. Vendar pa so slednji v bistvu imobilizirani znotraj atomskih jeder, zato delo pri prenosu polnjenja iz enega mesta v drugega opravijo elektroni.

Elektroni v prevodnem materialu, kot je kovina, so v veliki meri lahko prehodni od enega do drugega atoma vzdolž njihovih prevodnih pasov, ki so višje elektronske orbite. Zadostna elektromotorna sila ali napetost ustvarja neravnovesje polnjenja, ki lahko povzroči, da se elektroni premikajo skozi vodnik kot električni tok.

Če primerjamo z vodo, potem vzemimo na primer cev. Ko odprete ventil na enem koncu, tako da voda vstopi v cev, potem ni treba počakati, da ta voda potuje do konca. Na drugem koncu smo skoraj takoj dobili vodo, ker vhodna voda potiska vodo, ki je že v cevi. To se zgodi v primeru električnega toka v žici.

Električni tok: pogoji za obstoj električnega toka

Električni tok običajno velja za tok elektronov. Ko sta oba konca baterije med seboj povezana s kovinsko žico, ta napolnjena masa prehaja skozi žico z enega konca (elektrode ali drogove) baterije na nasprotno. Torej, pokličimo pogoje za obstoj električnega toka:

1. Polnjeni delci.
2. Dirigent.
3. Vir napetosti.

Vendar pa ni vse tako preprosto. Kateri pogoji so potrebni za obstoj električnega toka? Na to vprašanje je mogoče podrobneje odgovoriti z upoštevanjem naslednjih značilnosti:

• Potencialna razlika (napetost). To je eden od obveznih pogojev. Med dvema točkama mora obstajati potencialna razlika, kar pomeni, da mora odbojna sila, ki jo na enem mestu ustvarjajo napolnjeni delci, večja od njihove moči na drugi točki. Napetostni viri se praviloma ne pojavljajo v naravi, elektroni pa se v okolju porazdelijo dokaj enakomerno. Kljub temu so znanstveniki uspeli izumiti nekatere vrste naprav, kjer se lahko nabirajo nabrani delci, s čimer se ustvari najbolj potrebna napetost (na primer v baterijah).
• Električna upornost (prevodnik). To je drugi pomemben pogoj, ki je potreben za obstoj električnega toka. To je pot, skozi katero se premikajo napolnjeni delci. Ker so prevodniki le tisti materiali, ki omogočajo prosto gibanje elektronov. Tisti, ki nimajo te sposobnosti, se imenujejo izolatorji. Na primer, kovinska žica bi bila odlična dirigenta, medtem ko bi bila gumijasta obloga odličen izolator.

Potem ko je temeljito preučiti pogoje za nastanek in obstoj električnega toka, so bili ljudje sposobni ukrotiti to močan in nevaren element in ga poslati v korist človeštva.