Что принято за направление электрического тока
Перейти к содержимому

Что принято за направление электрического тока

  • автор:

Что принято за направление электрического тока

Направленное движение электрических зарядов называется электрическим током. Носителями зарядов в зависимости от типа проводника могут быть электроны и ионы. В металлических проводниках – это свободные электроны, или электроны проводимости, в гальванических ваннах, т. е. в растворах электролитов, – положительные и отрицательные ионы. Тела или вещества, в которых можно создать электрический ток, называют проводниками электрического тока. Проводниками являются все металлы, водные растворы солей или кислот, ионизованные газы.

При движении свободных заряженных частиц происходит перенос заряда. Количественной характеристикой – силой $$ I$$ тока – принято считать скорость переноса заряда через любое поперечное сечение проводника, т. е. количество заряда, перемещённого через «контрольную поверхность», на которой осуществляется подсчёт пересёкшего её заряда, в единицу времени:

где `q` – заряд, прошедший через произвольное фиксированное поперечное сечение проводника за время от `0` до `t`. Если сила тока не изменяется со временем, ток называют постоянным. Единица измерения силы тока в системе СИ называется ампером (А) (в честь А.М. Ампера – французского учёного XIX века) и вводится через магнитное взаимодействие токов.

Один ампер есть сила такого тока, поддерживаемого в двух бесконечных (очень длинных) прямолинейных параллельных проводниках ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенных на расстоянии `1`м в вакууме, при котором в расчёте на `1` метр длины проводника действует сила `F=2*10^(-7) «Н»`.

Единица измерения силы тока ампер, наряду с метром, секундой, килограммом, является основной единицей системы СИ. Единица измерения заряда кулон (Кл) является производной и вводится в соответствии с (1): один кулон – это электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока $$ 1\mathrm$$ за $$ 1\mathrm$$, т. е. $$ 1\mathrm=1\mathrm·1\mathrm.$$

За направление электрического тока принимают направление, в котором движутся положительно заряженные носители тока.

Отношение силы `I` тока к площади `S` поперечного сечения проводника называется плотностью тока:

которая равна силе тока в расчёте на единицу площади поперечного сечения.

По проводу течёт постоянный ток. Через произвольное поперечное сечение за время `t=2` мин протёк заряд `q=1,2` Кл. Найдите силу `I` тока в проводе и его плотность `j`. Площадь поперечного сечения проводника `S=0,5 «мм»^2`.

Силу тока определим по формуле (1):

плотность тока найдём по формуле (2):

Согласно модели, предложенной Нильсом Бором, в основном состоянии атома водорода электрон движется вокруг покоящегося протона по круговой орбите радиуса `r=0,53*10^(-10)` м со скоростью `v=2,2*10^6` м/с. Какой величине `I` тока эквивалентно движение электрона по орбите? Каково направление этого тока? Элементарный заряд `e=1,6*10^(-19)` Кл.

В рассматриваемой модели электрон обращается вокруг протона с периодом `T=(2pir)/v`. За `t=1` с электрон пересечёт любую контрольную поверхность, на которой происходит подсчёт переносимого заряда, `nu=1/T` раз. Тогда через эту поверхность за `t=1` с пройдёт заряд `q=e*nu`, т. е. сила эквивалентного тока в соответствии с (1) равна

Поскольку электрон – отрицательно заряженная частица, то направление рассматриваемого тока противоположно направлению движения электронов.

Направление электрического тока

Электрический ток — это направленное (упорядоченное, то есть не хаотичное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Под заряженными частицами, обычно, подразумеваются электроны или ионы, а под макроскопическими (macroscopic — видимые невооруженным глазом) — крупные частицы, например, заряженные капли дождя. Ток возникает при наличии электрического поля. Разберемся с тем как определяется 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)

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

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

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.

Khan Academy does not support this browser.

Чтобы пользоваться «Академией Хана», необходимо обновить ваш веб-браузер. Чтобы начать обновление, выберите один из предложенных ниже вариантов.

If you’re seeing this message, it means we’re having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание
Электротехника

Course: Электротехника > Модуль 1

Урок 1: Подготовка к работе
Электрический ток
Направление тока
Напряжение
Общепринятое направление электрического тока
Подготовка к изучению электротехники в «Академии Хана»
Основные электрические величины: сила тока, напряжение, мощность
Числа в электротехнике
Определение стандартных электрических единиц измерения
© 2024 Khan Academy

Общепринятое направление электрического тока

0 очков энергии
О проекте Об этом видео Транскрипция

Общепринятым направлением тока считается направление движения положительных зарядов. Таким образом, отрицательно заряженные электроны движутся в сторону, противоположную общепринятому положительному направлению тока. Создатели: Willy McAllister .

Вопросы Подсказки и благодарности

Хотите присоединиться к обсуждению?

Сортировать по:
Топ голосования
Пока нет ни одной записи.

Транскрипция к видео

приступая к изучению электричество мы в первую очередь должны познакомиться с такими понятиями как ток и напряжение в двух предыдущих видео я рассказал вам что такое ток и что такое напряжение термин так удобнее всего объяснять и на примере провода представьте себе медный провод как мы с вами говорили внутри медной проволоки есть электроны эти электроны заряжены отрицательно если мы подадим на провод напряжения то электроны начнут двигаться в неком направлении скажем справа налево левый конец провода мы например подсоединили к положительному полюсу батареи а правый к отрицательному электроны отталкиваются от отрицательного полюса и притягиваются к положительному движение электронов называется электронным током если рассматривать как же образуется ток внутри проволоки то пока все логично так это движение электронов но если мы говорим о движение электронов по всегда должны уточнять что это именно электронный ток и как я уже сказал в одном из предыдущих видео и повторю снова физики договорились считать направлением тока вектор обратной вектору движения электронов несколько сотен лет назад за направление тока было принято направление движения положительных зарядов поэтому каждый раз когда мы будем говорить о токе мы будем иметь в виду именно общепринятое его направлении то есть слово общепринятой мы можем просто опускать по умолчанию считать что ток направлен туда куда двигались бы положительно заряженной частицы но если мы говорим об электронном токе то всегда нужно специально уточнять что ток именно электронный теперь я напомню что такое напряжение я проводил вам аналогию напряжение похоже на гору по склону которой скатываются электроны вы помните я рисовал вот такую гору внутри нее была встроена батарея или другой источник напряжения и как мы говорили батарея загоняет электроны на вершину горы и они скатываются с нее вниз и возвращаются на положительный полюс батареи создавая электрические цепи мы по сути расставляем различные компоненты на пути этих электронов таким образом электронный ток направлен с горы вниз обычный общепринятый ток будет считаться направленным снизу вверх поэтому я перерисую эту иллюстрацию и расположу батарею так чтобы ее положительный полюс оказался сверху а элементы цепи изображу справа это и есть та самая схема которую я построил давайте на первом рисунке соединим все элементы сверху положительный полюс батареи снизу отрицательный положительный полюс на схеме обозначается длинной чертой отрицательной короткой и общепринятым направлением тока считается вот такое из положительного полюса сторону отрицательного именно это мы будем понимать дальше под током при этом мы знаем что на самом деле здесь движутся электроны и они движутся в обратном направлении но исторически сложилось так что общепринятым считается направлении обратно и движению электронов спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникли вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим

Что такое электрический ток? Что принято за направление тока?

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Любых, а не только положительных. Обычно в проводах движутся как раз отрицательные частицы — свободные электроны, оторвавшиеся от атомов. Но условно принимают направление движения, как для положительных частиц — от плюса к минусу, то есть положительные частицы как бы от плюса отталкиваются, а к минусу притягиваются. Это если ток постоянный.
Если же ток переменный, то у источника нет плюса и минуса, это колебательное движение, то есть направление движения все время меняется. С частотой — в России 50 Гц, в США 60 Гц

Остальные ответы
это направленное движение положительно заряженных частиц

движение заряженных частиц. Зза направление тока принято направление, противоположное движению электронов в проводнике

ток — это упорядоченно направленные заряды ионов

За направление электрического тока приняли направление, по которому могли бы двигаться в проводнике «+» заряды, т. е. от «+» к «–», а т. к. это условие было учтено во всех законах и правилах электрического тока, то после открытия электронов и ионов ничего изменять не стали.

Электри́ческий ток — направленное движение электрически заряженных частиц.
Направление тока совпадает с направлением движения положительного заряда в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле) , то направление тока противоположно направлению движения электронов.

КАкое направленное электрический ток это огонь . Вы чего не смотрите на небо когда идет гроза и молния . Огонь сверкает а отчего огонь потому что газы взрываются кислород и водород нагретый встречается с ненагретым воздухом и происходит горение

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
«За направление электрического тока в цепи принято направление движения положительных зарядов», — то есть от плюса источника энергии к минусу источника.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *