Напряжение и ток
Для того, чтобы электронный компонент совершал полезную работу: лампа — горела, двигатель — вращался, через него должен протекать электрический ток.
Ток создаётся электрическим потенциалом. Если сравнивать течение тока и течение жидкости, то электрический потенциал — это напор, а ток — это струя воды. Наличие потенциала самого по себе не достаточно для создания тока.
Во-первых, необходим проводник по которому ток будет течь. Например: медный провод. Если проводника нет, потенциал «утыкается» в воздух, а воздух очень хорошо препятствует течению электричества. Это аналогично тому, что вода не будет течь пока закрыт кран: давление есть — течения нет. Материалы, не позволяющие току течь называются диэлектриками. Позволяющие течь — проводниками. Позволяющие при одних условиях и не позволяющие при других — полупроводниками.
Во-вторых, необходима разность потенциалов. Ведь если с двух концов водопроводной трубы будет одинаковый напор, каким бы сильным он не был — течения внутри не будет. То же самое и с электричеством. Разность потенциалов называют напряжением.
Потенциал и напряжение (обозначаются буквой U или V) мерятся в вольтах; сила тока (обозначается буквой I) или просто ток — в амперах. В микроэлектронике обычно используются напряжения от долей вольт до десятков вольт и силы тока от долей миллиампер (мА) до сотен миллиампер.
По договорённости считается, что ток течёт в направлении от плюса к минусу. По аналогии как вода течёт из области высокого давления к пустому концу трубы. На самом деле, какое направление положительное, а какое отрицательное — условность. Исторически так сложилось, что открытие отрицательно заряженных электронов, которые и формируют ток, было сделано уже после того, как все договорились, что считать положительным течением тока. Поэтому в силу той ошибки на практике ситуация такова: говорят, что ток течёт из точки А в точку Б, хотя на физическом уровне электроны мчатся от точки Б к точке А. Чтобы не путаться, нужно запомнить: в схемотехнике никто не вспоминает куда перемещаются электроны, положительное течение тока — это течение из точки с большим потенциалом в точку с меньшим; в направлении тока перемещаются положительные заряды. Да, они виртуальные, их не бывает на самом деле, но так удобнее.
Точку цепи, предоставляющую неограниченную возможность возврата/слива отработавших зарядов называют землёй (Ground, GND). Не нужно понимать «землю» в буквальном смысле. Ей может быть и отрицательный полюс батарейки, и корпус автомобиля, и, действительно, планета Земля. Для удобства считают, что земля — это потенциал в 0 В. Все остальные потенциалы считают относительно неё. Кроме того, в схемотехнике практически не пользуются понятием электрического потенциала: говорят, что напряжение в определённой точке составляет 12 В, на самом деле имеют в виду, что разность потенциалов между ней и землёй составляет 12 В.
Источники питания
Проходя по цепи, электрическая энергия расходуется: часть её идёт на совершение полезной работы, часть теряется, превращаясь в тепло. Чтобы устройство работало постоянно, требуется сила, которая бы удерживала напряжение в цепи. Её называют ЭДС (электродвижущая сила, electromotive force, EMF), а создают её источники питания. Примером компонента с ЭДС являются: обычные батарейки, солнечные батареи, трансформатор в блоке питания, моторчик вращаемый хомяком в колесе.
На схемах источник питания может указываться как в явном виде, собственным символом, так и в неявном: обозначается ноль контакт входного напряжения и земля без акцента на то, откуда энергия возьмётся. Таким образом, следующие схемы эквивалентны:
Мощность
Мощность — это количество переносимой энергии за единицу времени. Переносимая электрическая энергия обычно трансформируется конечными устройствами в другие формы: тепло, свет, звук и т.д. Единица измерения мощности — Ватт. Мощность P рассчитывается по формуле:
Различные компоненты расчитаны на разную мощность. Обычно в документации на компонент указывается при каком напряжении он работает и какой ток при этом потребляет. Есть компоненты, которые «возьмут» только то количество тока, которое им необходимо; есть те, которые будут гореть и плавиться, но заберут всё, что дают.
Предоставить нужное количество энергии в нужный момент в определённое место цепи — одна из главных задач разработчика схемы. Реализуется это с помощью соединения базовых компонентов (таких как, например, резисторы и транзисторы) в типовые, шаблонные схемы.
Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы.
Вики работает на суперском движке DokuWiki.
схемотехника/напряжение-и-ток.txt · Последние изменения: 2010/12/27 07:37 — nailxx
Инструменты страницы
- Показать исходный текст
- История страницы
- Ссылки сюда
- Наверх
в какую сторону течёт ток?
я знаю ,что на самом деле неизвестно куда он течёт,но формально — от большего потенциала к меньшему или наоборот? или потенциал тут вобще не учитывается? если имеется цепь ,состоящая только из источника тока и одного сопротивления, то как в таком случае будут направлены ток и напряжение на сопротивлении и где какой будет потенциал?
Лучший ответ
За направление тока ПРИНИМАЕТСЯ направление движения ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ эл. зарядов, ИЛИ направление, противоположное направлению движения отрицательных эл. зарядов. Ток течёт от точки большего потенциала к точке с меньшим потенциалом. (От (+) ист. постоянного тока к (-)).
JELAYU USPEXOV .
Vladimir Shchookin.
Остальные ответы
в цепи передвигаются электроны т. е. от минуса к плюсу
Данила РябчиковЗнаток (297) 2 года назад
хм, это не так работает)
а чё Вы решили, что не известно куда он течет. Если бы так было, то и не были бы возможными в настоящее время широко используемые технологические процессы, например как гальваника, напыление. ну дальше нет смысла. длинный перечень. Электроны, отрицательно заряженные ионы по идее движутся в сторону положительного заряда, но формально принято направление тока, от плюса к минусу. А Рассуждения о большем и меньшем потенциале, ни чего в данном случае не дает. Разница между прилагаемыми потенциалами — это общее условие для возникновения тока.
Ну примерно так, если коротко и если я правильно понял Ваш вопрос.
Правда я не электрик. так.. . скучающий и ни кому не нужный пенсионер. поэтому может от скуки уже и крыша поехала — могу и ошибаться
Алларих ВеликийПрофи (880) 7 лет назад
Да, у вас видимо крыша едет
Всегда — от плюса к минусу и это не зависит от полярности носителя. В противном случае возможно было бы изменять направление тока в замкнутой цепи, заменяя сопротивление с отрицательными носителями на газовые, где ток связан с движением положительных ионов. Эта формальность позволяет однозначно трактовать закон Ома, законы Кирхгофа и уравнения Максвелла.
От какого к какому потенциалу течет ток
Просто по другому визульно не объяснить.
Это как ток, Что это такое?
Его нет, но если е. т то он есть.
| vik57 писал: |
| Обьяснение работы эл.конденсатора:по шлангу течет вода |
И это тоже.
Просто некоторые вещи сложно объяснить.
Как что такое свет.
Волна или частица?
30/08/2006 09:00
Конечно же ток переносят электроны, спорить я с этим не вобираюсь, только вот их потенциальная энергия на (-) больше чем на (+).
| m.ix писал: |
| Ток это вы ученики двигаетесь А пустое место,те электроны двигаются в обратном направлении. |
по-моему все-таки правильнее учеников сделать электронами.
А про шланг и бочку мне очень понравилось!
30/08/2006 09:59
30/08/2006 10:56
30/08/2006 11:45
30/08/2006 16:13
Ну а когда человек заканчивает школу и ему хочется стать более умным, он начинает ставить перед собой всякие глупые вопросы, и пытаться на них ответить. Вот так и появились всякого рода частицы ( электроны, позитроны и другие фиг-оны) электронно-дырочные проводимости, теория полей, и т.д., и т.п. И до сих пор особо умные думают — шо ж такое электрон — частица или поле? Самый умный даже придумал теорию относительности!
И вааще, почему эл. ток распространяется со скоростью света?
30/08/2006 18:53
30/08/2006 19:41
Это как договориться о право- и лево- стороннем движении.
30/08/2006 20:49
30/08/2006 21:03
Так вот я помню с пятого класса, что электроны текут от «-» к «+» а ионы — наоборот. И нигде не встречал другую информацию. Даже у прапорщиков.
30/08/2006 21:04
| ILYA писал: |
| [b]. но за направление электрического тока условно выбрано направление движения положительных зарядов.[/color] |
Вот менно! Условно выбрано! В случае с направленным движением электронов ток течёт «наоборот» 🙂
Это затрудняет изучение принципа работы электровакуумных приборов по «фундаментальным учебникам».
ИИ, со скоростью света распротраняется электрическое поле, которое в свою очередь вызывает ток в проводниках.Электроны в медных проводах движутся с малой скоростью — несколько км|сек.
Дальше. Ток может течь только в замкнутой цепи.
В случае с лампочкой и батарейкой ток протекает через лампочку и батарейку. Батарейка же не просто проводит этот ток , но выполняет работу по поддержанию этого тока. Примерно так.
Люди просто часто забывают Закон Ома для Полной цепи 🙂 Отсюда непонятки и проблемы, имхо.
30/08/2006 21:52
30/08/2006 22:05
30/08/2006 22:21
30/08/2006 22:43
Добавлено 30/08/2006 23:54
d2o, Образно говоря, ток течёт по кругу. Если есть такая возможность
30/08/2006 23:11
| johanh писал: |
| Разность потенциалов еще не говорит о направлении тока. |
Э-э, нет, любезный! Не путай U(напряжение) и U(потенциальную энергию)! Любая система всегда будет стремиться к минимуму полной энегрии. Так что независимо от того, положительными или отрицательным зарядами переносится ток: направление все равно одно: dU
| Moishe писал: |
| я помню с пятого класса, что электроны текут от «-» к «+» а ионы — наоборот |
Про ионы — бред сивой кобылы! Даже не собираюсь объяснять почему! Кстати, не создавай и у меня того же мнения что у Ильи!
| ILYA писал: |
| Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. В различных средах электрический ток обусловлен движением различных зарядов, но за направление электрического тока условно выбрано направление движения положительных зарядов. |
Это ты кому объясняешь? Мне? Я, как автор темы, вообще не хотел бы видеть здесь ничего про «условное направление тока» .
Vmax, yakov, а к вам большая просьба не флудить.
30/08/2006 23:59
электро-потенциальных сил. На то он и источник 🙂
31/08/2006 06:42
| d2o писал: |
| Это ты кому объясняешь? Мне? Я, как автор темы, вообще не хотел бы видеть здесь ничего про «условное направление тока» |
d2o, ты не Фарадей, часом ? О у каком условном направлении тока ты говоришь ?
31/08/2006 07:17
| d2o писал: |
| Про ионы — бред сивой кобылы! Даже не собираюсь объяснять почему! Кстати, не создавай и у меня того же мнения что у Ильи! |
О. У нас большие пробелы в начальном образовании?
Тогда беседуй с ротором.
31/08/2006 08:37
| d2o писал: |
| Ток течет не от батарейки к лампочке |
О каком токе идет речь?
| d2o писал: |
| Ток течет из точки с большим потенциалом к точке с меньшим |
О каком токе идет речь?
О каком взаимодействии между «точками» идет речь?
31/08/2006 08:56
| johanh писал: |
| О каком токе идет речь? |
о том который dq/dt
31/08/2006 09:46
| d2o писал: |
| закройте и удалите нафик тему. читать противно. |
Что за истерика ?
d2o, не психуй. Выражай свои мысли яснее.
Добавлено 31/08/2006 11:16
| D.Watson писал: |
| А вот в кинескопе уже несколько км/сек. Зависит от ускоряющего и анодного напряжения. |
Поправляю снова. Не несколько км/сек, а несколько десяков тысяч.
31/08/2006 10:45
| d2o писал: |
| . умные люди часто указывают на ошибку в моей подписи(Ток течет не от батарейки к лампочке, а из точки с большим потенциалом к точке с меньшим), ток мол электроны переносят, следовательно не может он течь от большего потенциала. |
Ток идёт от источника к нагрузке но не имеет ни начала ни конца.
=====================================================
Если через некоторую поверхность переносится суммарный заряд, отличный от нуля, то говорят, что через эту поверхность течет электрический ток. Ток может протекать в твердых телах, в жидкостях и в газах. Для протекания тока необходимо наличие в данном теле (или в данной среде) заряженных частиц, которые могут перемещаться в пределах всего тела. Такие частицы называются носителями тока. Ими могут быть электроны, ионы либо макроскопические частицы (например, заряженные пылинки, капельки), несущие избыточный заряд.
Направлением тока условились считать направление движения положительно заряженных частиц. Линии, вдоль которых движутся заряженные частицы, названы линиями тока..
.
. следовательно, в случае постоянного тока вектор j не имеет источников.
Это означает, что линии тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются, т. е. они замкнуты.
http://lscore.lspace.etu.ru/courses/fizika/ebook/html/point_4_1.html
31/08/2006 12:01
Дык я об этом и говорю. Из уравнений Максвелла всё вытекает.
А вот для УЧАСТКА ЦЕПИ действует правило потенциалов.
Кстати тут про бочку и шланги говорили, так вот источник — это своего рода насос :-).
А вот в цепи с термопарой откуда ток берётся? (всю ночь думал :-)0
31/08/2006 15:16
Так вот я помню с пятого класса, что электроны текут от «-» к «+» а ионы — наоборот.» ———————————
Во-первых, за то что шкуру с живых детей сдирал, похоже можно было такого учителя наказывать за садизм.
Во-вторых ИОН — это атом, может быть как положительно, так и отрицательно заряженным, в зависимости от того — потерял или приобрёл он лишний(е) электрон(ы). Если Нисон Моисеевич именно так обучал, как трактует Мойше — пусть он сначала бы выучил физику, а потом бы издевался над чужими детьми.
Например, в полупроводниках вообще не рассматривается ток как движение электронов, — там именно движение ионов, т.е. заряженых атомов. Поэтому такая обратная зависимость от температуры в полупроводниках — чем выше температура — тем лучше проводимость, ведь атомы быстрее начинают «шевелиться» при нагреве и, значит, быстрее передают друг другу заряд(электрон или дырку от него). Ведь там пердача заряда происходит именно при столкновении атомов. В проводниках(металлах, например), всё наоборот, чем выше температура — тем хуже проводимость. Направленному движению свободных электронов большее хаотичное движение атомов начинает мешать, снижается скорость распостранения заряда.
То что электрон будет двигаться от минуса к плюсу, понятно любому, и то что в проводниках, металлах, основным носителем является как раз он — электрон, тоже понятно. Но, кому-то надо же было всё перевернуть с ног на голову. Зачем? Разве затем, чтоб потом создать теорию относительности?
01/09/2006 16:34
1. К разряду прикладной темы,
2. или к разряду теоретически-изыскательской?
Если к первому разряду, то ску-у-у-учно, все давно уже перетерто в электротехнических справочниках.
А вот ежели ко второму разряду, то тема — класс!!
Где-то на 4-5-6 странице мы ненавязчиво изобретем антивещество, и перейдем к обсуждению практической установки для его производства!
Добавлено Сентябрь 01 2006
Тем более Вован уже напрямую затронул теорию относительности!
01/09/2006 17:28
Ну просто класс! Никто вообще ничего не понял
Тема из разряда наколок! Исследуем тут с однокурсниками уровень познаний участников в общей термодинамике
01/09/2006 18:20
01/09/2006 18:26
| ИИ писал: |
| Тем более Вован уже напрямую затронул теорию относительности! |
Это он просто никак не может простить Эйнштейну его гениальность и свою близость.
| ingenegr писал: |
| и вообще ток протекает через лампочку. |
Ток протекает не только через лампочку, а через всё. Даже в мозгах и то протекает ток. Дело в величине этого самого тока.
01/09/2006 19:07
01/09/2006 21:28
И всё поймёте (кому не ясно)
Остальные это прошли.
02/09/2006 07:46
| D.Watson писал: |
| . А вот в цепи с термопарой откуда ток берётся? (всю ночь думал :-)0 |
Эффект Зеебека в металлах имеет две составляющие – одна из них связана с диффузией электронов, а другая обусловлена их фононным увлечением. Диффузия электронов вызывается тем, что при нагревании металлического проводника с одного конца на этом конце оказывается много электронов с высокой кинетической энергией, а на другом – мало. Электроны с высокой энергией диффундируют в сторону холодного конца до тех пор, пока дальнейшей диффузии не воспрепятствует отталкивание со стороны избыточного отрицательного заряда накопившихся здесь электронов. Этим накоплением заряда и определяется компонента термо-ЭДС, связанная с диффузией электронов.
Компонента, связанная с фононным увлечением, возникает по той причине, что при нагревании одного конца проводника на этом конце повышается энергия тепловых колебаний атомов. Колебания распространяются в сторону более холодного конца, и в этом движении атомы, сталкиваясь с электронами, передают им часть своей повышенной энергии и увлекают их в направлении распространения фононов – колебаний кристаллической решетки. Соответствующим накоплением заряда определяется вторая компонента термо-ЭДС.
Оба процесса (диффузия электронов и их фононное увлечение) обычно приводят к накоплению электронов на холодном конце проводника. В этом случае удельная термо-ЭДС по определению считается отрицательной. Но в некоторых случаях из-за сложного распределения числа электронов с разной энергией в данном металле и из-за сложных закономерностей рассеяния электронов и колеблющихся атомов в столкновениях с другими электронами и атомами электроны накапливаются на нагреваемом конце, и удельная термо-ЭДС оказывается положительной. Наибольшие термо-ЭДС характерны для термопар, составленных из металлов с удельными термо-ЭДС противоположного знака. В этом случае электроны в обоих металлах движутся в одном и том же направлении.
http://www.krugosvet.ru/articles/14/1001464/1001464a2.htm
02/09/2006 09:50
| D.Watson писал: |
| А вот в цепи с термопарой откуда ток берётся? |
Да все оттуда же — система стремится к минимуму полной энергии.
02/09/2006 11:26
-ну он в розетке
-мы его видим?
-нет!
-значит его нет?
-да!
-но если влезем в розетку нас ударит током
-да!
-значит он есть
-да
-но его не видно
-да.
чтото типа этого. у меня жена ребенку оъяснила почему нельзя лазить в розетку. привел кусок того что слышал
02/09/2006 14:43
—————————————————————————————————-
На танке есть рация. . »
«Товарищ майор, скажите пожалуйста, а рация на лампах или на транзисторах?»
«Для идиотов па-вта-ряю — РАЦИЯ НА ТАНКЕ. «
02/09/2006 17:12
А то же тогда брат, тёщя, жена и сват (SFAT)?
03/09/2006 07:12
| m.ix писал: |
| Краткость, сестра таланта. А то же тогда брат, тёщя, жена и сват (SFAT)? |
Краткость — сестра таланта, размер — его папа, а мама — золотая середина
Импровизация – мать таланта.
Кризис – отец таланта.
Экспромт — брат таланта.
Язвительность – тёща таланта.
03/09/2006 09:30
| d2o писал: |
| система стремится к минимуму полной энергии. |
03/09/2006 09:54
| d2o писал: |
| . система стремится к минимуму полной энергии. |
.
уничтожая всё на своём пути.
03/09/2006 12:51
А сетаки шо оно такое — электрический ток?
03/09/2006 13:13
| ИИ писал: |
| . А сетаки шо оно такое — электрический ток? |
я знаю только скока оно стОит и где его продают
хотя ведро до сих пор пустое.
03/09/2006 13:19
| Vmax писал: |
| я знаю только скока оно стоит и где его продают |
Vmax, ну дык с доставкой же на дом!
03/09/2006 13:20
03/09/2006 13:21
05/09/2006 07:44
| ИИ писал: |
| . А сетаки шо оно такое — электрический ток? |
. и как синусоида идёт по прямому проводу?
05/09/2006 09:25
| Vmax писал: |
| хотя ведро до сих пор пустое. |
Vmax, ток-то переменный! Сколько затекло, столько и вытекло.
05/09/2006 09:35
Ну, хорошо, прицепил диод на кончик провода, посмотрим.
05/09/2006 10:05
05/09/2006 15:21
| stove писал: |
| . и как синусоида идёт по прямому проводу? |
stove, Как раз по прямому проводу ток течет ровно и гладко!
Вот потому и свет моргает, шо провода кривые..Моргает, когда ток проходит через кривые участки.
05/09/2006 19:57
| Vmax писал: |
| Ну, хорошо, прицепил диод на кончик провода, посмотрим. |
Цепляй 2 диода и ставь 2 ведра зачем добру пропадать.
05/09/2006 23:42
| Vmax писал: |
| Ну, хорошо, прицепил диод на кончик провода, посмотрим. |
И еще 2 кондера не забудь,как они заполнятся,то и ведра станут наполнятся
06/09/2006 14:32
08/09/2006 18:38
09/09/2006 15:02
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.
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.
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.
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.