Презентация - Электрический ток

Электрический ток Электрический ток связан с напряжением, которое является причиной его возникновения, и сопротивлением, которое ему противостоит.

Напряжение создает поток заряда или ток в проводнике. Поток сдерживается сопротивлением, с которым он сталкивается. Скорость передачи энергии электрическим током равна мощности.

1 Поток заряда
Когда концы электрического проводника имеют разные электрические потенциалы, заряд течет от одного конца к другому.

1 Поток заряда
Поток тепла возникает в проводнике, когда существует разность температур. Тепло течет от области с более высокой температурой до области с более низкой температурой. Когда температуры выравниваются, поток тепла прекращается, тогда говорят о тепловом равновесии.

1 Поток заряда
Заряд протекает аналогичным образом. Заряд происходит при наличии разности потенциалов или напряжения между концами проводника. Поток продолжается до тех пор, пока потенциалы обоих концов не сравняются. Чтобы достичь устойчивого потока заряда в проводнике, потенциал одного из концов должен все время оставаться более высоким. Ситуация аналогична потоку воды.

1 Поток заряда
Вода течет из области с более высоким давлением туда, где давление ниже. Поток прекратится, когда исчезнет разница в давлении.

1 Поток заряда
Вода течет из области с более высоким давлением туда, где давление ниже. Поток прекратится, когда исчезнет разница в давлении. Вода продолжает течь, потому что насос поддерживает разность давлений. То же самое мы можем сказать о напряжении и электрическом токе.

1 Поток заряда
Что происходит, когда концы проводника имеют разные электрические потенциалы?

2 Электрический ток
Электрический ток - это поток электрических зарядов. В металлических проводниках заряды переносят электроны, и они могут свободно перемещаться по всей электрической цепи. Эти электроны называются электронами проводимости. Протоны связаны внутри атомных ядер, зафиксированных в определенных положениях. В жидкостях, таких как электролит в автомобильной батарее, могут перемещаться положительные и отрицательные ионы.

2 Электрический ток
Измерение тока
Сила электрического тока измеряется в амперах [A]. 1 ампер - это поток заряда в 1 кулон в 1 секунду. Чтобы через какое-либо поперечное сечение прошел заряд в 1 кулон, нужно чтобы прошло 6,24 миллиарда миллиардов (6 240 000 000 000 000 000) электронов.

2 Электрический ток
Чистый заряд провода
«Электрический ток в металле» означает , что отрицательно заряженные электроны перемещаются через «сеть» из положительно заряженных ионов. В обычных условиях полное число электронов равно числу протонов в атомных ядрах. По мере того, как электроны текут, количество входящих зарядов совпадает с числом выходящих, поэтому общий заряд проволоки обычно равен нулю в каждый момент.

2 Электрический ток
Каков чистый поток электрического заряда в токопроводящей проволоке?

3 Источники напряжения
Источники напряжения, такие как батареи и генераторы, подают энергию, которая позволяет зарядам постоянно течь.

3 Источники напряжения
Заряды не текут, если нет разницы в потенциале. Батареи и генераторы способны поддерживать непрерывный поток электронов. То, что обеспечивает разность потенциалов, известно как источник напряжения.

3 Источники напряжения
Устойчивые источники напряжения
Генераторы, такие как в автомобилях, превращают механическую энергию в электрическую. Выработанная электрическая потенциальная энергия находится на клеммах батареи или генератора. В батарее за счет химической реакции возникает электрическая энергия.

3 Источники напряжения
Напряжение представляет собой потенциальную энергию на кулон заряда электронов, движущихся между выводами в цепи. Напряжение обеспечивает «электрическое давление» для перемещения электронов между выводами в цепи.

3 Источники напряжения
Электростанции используют электрические генераторы для обеспечения 220 вольт, поставляемых в дома. Переменная разность потенциалов на выходах составляет в среднем 220 вольт. Когда вилка вставлена в розетку, среднее электрическое «давление» в цепи составляет 220 вольт. Это означает, что на каждый кулон заряда подается 220 джоулей энергии, которая поступает в цепь.

3 Источники напряжения
Различие между током и напряжением
Часто возникает некоторая путаница между зарядом, протекающим в цепи и напряжением.

3 Источники напряжения
Рассмотрим длинную трубу, наполненную водой. Вода будет течь в трубе, если есть разница в давлении через трубу или между ее концами. Вода течет от высокого давления к низкому давлению. Точно так же заряды проходят через цепь из-за напряжения в цепи. Мы не считаем, что напряжение течет через цепь. Напряжение не идет никуда, потому что это движутся заряды. Напряжение вызывает ток.

3 Источники напряжения
Каков источник напряжения, используемый для обеспечения энергии, которая заставляет заряды неуклонно двигаться?

4 Электрическое сопротивление
Сопротивление провода зависит от проводимости материала, используемого в проводе (то есть, насколько хорошо он проводит), а также от толщины и длины провода.

4 Электрическое сопротивление
Количество заряда, которое протекает в цепи, зависит от напряжения, подаваемого его источником. Ток также зависит от сопротивления, которое есть в проводнике для потока заряда, - электрического сопротивления. Это похоже на скорость потока воды в трубе, которая зависит от разности давлений и сопротивления трубы.

4 Электрическое сопротивление
При заданном давлении больше воды проходит через большую трубу, чем меньшую. Аналогично, при заданном напряжении больше электрического тока проходит через металлическую проволоку большого диаметра, чем меньшего.

4 Электрическое сопротивление
Простая гидравлическая схема аналогична электрической цепи.

4 Электрическое сопротивление
Сопротивление провода зависит от электропроводимости материала, от толщины и длины провода. Толстые провода имеют меньшее сопротивление, чем тонкие. Более длинные провода имеют большее сопротивление, чем короткие. Электрическое сопротивление также зависит от температуры. Для большинства проводников повышенная температура означает высокое сопротивление.

4 Электрическое сопротивление
Сопротивление некоторых проводов становится равным нулю при очень низких температурах, явление, известное как сверхпроводимость. Некоторые металлы приобретают сверхпроводимость при температурах близких к абсолютному нулю. Сверхпроводимость при «высоких» температурах (выше 100 К) была обнаружена во множестве неметаллических соединений. В сверхпроводнике электроны протекают бесконечно.

4 Электрическое сопротивление
Что влияет на сопротивление провода?

5 Закон Ома
Закон Ома утверждает, что ток в цепи прямо пропорционален напряжению, подаваемому в цепи, и обратно пропорционален сопротивлению этой цепи.

5 Закон Ома
Электрическое сопротивление измеряется в единицах, называемых Омами. Георг Саймон Ом, немецкий физик, проверил провода в цепях, чтобы увидеть, какое влияние оказывает сопротивление провода на ток. Связь между напряжением, током и сопротивлением называется законом Ома.

5 Закон Ома
Для цепи с постоянным сопротивлением ток и напряжение прямопропорциональны. Дважды ток протекает через цепь, если в два раза превышает напряжение в цепи. Чем больше напряжение, тем больше ток. Если удвоить сопротивление в цепи, ток станет вдвое меньше.

5 Закон Ома
Связь между единицами измерения: Разность потенциалов в 1 вольт, прошедшая через цепь с сопротивлением 1 Ом, создаст ток в 1 ампер. Если напряжение в 12 вольт подается на одну цепь, ток будет составлять 12 ампер.

5 Закон Ома
Сопротивление типичной нити накаливания лампы намного меньше 1 Ом, тогда как обычная лампочка имеет сопротивление около 100 Ом. Утюг или электрический тостер имеет сопротивление от 15 до 20 Ом.

5 Закон Ома
Ток внутри электрических устройств регулируется элементами схемы, называемыми резисторами. Полоски на этих резисторах имеют цветовую маркировку, указывающую на сопротивление в омах.

5 Закон Ома
Подумайте! Сколько тока потребляется лампой, которая имеет сопротивление 100 Ом, когда напряжение на ней составляет 50 вольт?

5 Закон Ома
Подумайте! Сколько тока потребляется лампой, которая имеет сопротивление 100 Ом, когда напряжение на ней составляет 50 вольт? Ответ:

5 Закон Ома
Что означает закон Ома?

6 Закон Ома и удар током
Поражения электрическим током является результатом прохождения тока через тело.

6 Закон Ома и удар током
Из закона Ома видно, что ток зависит от подаваемого напряжения, а также от электрического сопротивления человеческого тела.

6 Закон Ома и удар током
Сопротивление тела
Сопротивление вашего тела колеблется от около 100 Ом, если вы пропитаны проточной водой, до примерно 500 000 Ом, если ваша кожа очень сухая. Прикоснитесь к электродам батареи сухими пальцами, и ваше сопротивление составит около 100 000 Ом. Вы не почувствовали бы 12 вольт, а 24 вольта просто покалывали. Однако с влажной кожей 24 вольта могут быть довольно неприятными.

6 Закон Ома и удар током

6 Закон Ома и удар током
Многие люди ежегодно погибают от тока от обычных электрических цепей на 220 вольт. Прикоснитесь к 220-вольтовому светильнику, когда он стоит на земле, и между вами и землей «напряжение» 220 вольт. Подошвы вашей обуви обеспечивают очень большое сопротивление, поэтому прохождения тока, вероятно, не будет достаточно, чтобы нанести серьезный урон.

6 Закон Ома и удар током
Если вы стоите босиком во влажной ванне, сопротивление между вами и землей очень мало. Ваше общее сопротивление настолько низкое, что 220-вольтовая разность потенциалов может провести огромный ток через ваше тело. Капли воды, которые собираются вокруг переключателей включения / выключения таких устройств, как фен, могут навредить пользователю.

6 Закон Ома и удар током
Хотя дистиллированная вода является хорошим изолятором, ионы в обычной воде значительно уменьшают электрическое сопротивление. На вашей коже также обычно присутствует слой соли, который снижает сопротивление вашей кожи до нескольких сотен омов. Работа с электроприборами во влажной ванной комнате чрезвычайно опасна.

6 Закон Ома и удар током
Использование мокрого фена может быть как прикосновение ваших пальцев в рабочую розетку.

6 Закон Ома и удар током
Высокое напряжение провода
Вероятно, вы видели птиц, сидящих на высоковольтных проводах. Каждая часть тела птицы обладает таким же высоким потенциалом, как и провод, и не испытывает никаких негативных последствий. Чтобы птица получила удар, должна существовать разница в потенциале между одной частью его тела и другой частью. Большая часть тока будет проходить по пути наименьшего электрического сопротивления, соединяющего эти две точки.

6 Закон Ома и удар током
Предположим, вы падаете с моста и можете схватиться за высоковольтную линию электропередачи, остановив свое падение. Если вы не касаетесь никакого другого потенциала, вы не получите никакого удара, даже если провод находится на тысячах вольт выше потенциала земли. Никакой заряд не будет перетекать из одной руки в другую, потому что между вашими руками нет заметной разницы в электрическом потенциале.

6 Закон Ома и удар током
Провод заземления
Слабые удары возникают, когда поверхности приборов имеют электрический потенциал, отличный от других соседних устройств. Если вы касаетесь поверхностей разного потенциала, вы становитесь проводником тока. Чтобы предотвратить это, электрические приборы подключаются к заземляющему проводу через круглый третий штырь трехпроводной электрической вилки.

6 Закон Ома и удар током
Все провода заземления во всех вилках соединены вместе через систему электропроводки дома. Два плоских контакта предназначены для двухпроводной проводки, несущей ток. Если провод с током случайно соприкоснется с металлической поверхностью прибора, ток будет направлен в землю и не шокирует вас, если вы прикоснетесь к нему.

6 Закон Ома и удар током
Последствия для человека
Одним из последствий электрического удара является перегревание тканей в организме или нарушение нормальной функции нерва. Он может нарушить центральный нерв, который контролирует дыхание.

6 Закон Ома и удар током
Подумайте! Если бы сопротивление вашего тела составляло 100 000 Ом, каков был бы ток в вашем теле, когда вы касались концов 12-вольтовой батареи?

6 Закон Ома и удар током
Подумайте! Если бы сопротивление вашего тела составляло 100 000 Ом, каков был бы ток в вашем теле, когда вы касались концов 12-вольтовой батареи? Ответ:

6 Закон Ома и удар током
Подумайте! Если ваша кожа была влажной, так что ваше сопротивление было всего 1000 Ом, и вы коснулись концов 24-вольтовой батареи, сколько тока через вас прошло?

6 Закон Ома и удар током
Подумайте! Если ваша кожа была влажной, так что ваше сопротивление было всего 1000 Ом, и вы коснулись концов 24-вольтовой батареи, сколько тока через вас прошло? Ответ: Вы бы пропустили 0.024 A, которое опасно для человека!

6 Закон Ома и удар током
Чем вызваны разрушительные последствия удара электрическим током?

7 Постоянный ток и переменный ток
Электрический ток может быть постоянным или переменным.

7 Постоянный ток и переменный ток
Под постоянным током (DC) мы подразумеваем ток, не изменяющийся в течении времени, который всегда течет в одном направлении. Батарея производит постоянный ток в цепи, потому что клеммы батареи всегда имеют один и тот же знак заряда. Электроны всегда перемещаются по цепи от отрицательного заряда к положительному.

7 Постоянный ток и переменный ток
Переменный ток (AC) представляет собой электрический ток, который неоднократно меняет направление. Электроны в цепи движутся сначала в одном направлении, а затем в противоположном направлении. Они чередуются относительно фиксированных позиций.

7 Постоянный ток и переменный ток
Стандартное напряжение
Напряжение переменного тока в России составляет обычно 220 В В первые дни электричества высокие напряжения выжигали нити электрических лампочек.

7 Постоянный ток и переменный ток
К тому времени, когда электричество стало популярным в Европе, были доступны лампочки, которые бы не выгорали так быстро при высоких напряжениях. Передача энергии более эффективна при более высоких напряжениях, поэтому Европа приняла 220 вольт в качестве своего стандарта.

7 Постоянный ток и переменный ток
Трехфазная сеть
В электрооборудовании жилых многоквартирных домов, а так же в частном секторе применяются трехфазные и однофазные сети. Изначально электрическая сеть выходит от электростанции с тремя фазами. Далее она имеет разветвления на отдельные фазы. Такой метод применяется для создания наиболее эффективной передачи электрического тока от электростанции к месту назначения, а также для уменьшения потерь при транспортировке.

7 Постоянный ток и переменный ток

7 Постоянный ток и переменный ток
Популярность переменного тока возникает из-за того, что электрическая энергия в виде такого тока может передаваться на большие расстояния. Простое повышение напряжения приводит к снижению потерь тепла в проводах. Первичное использование электрического тока, будь то постоянный ток или переменный ток, заключается в передаче энергии из одного места в другое.

7 Постоянный ток и переменный ток
Какие два типа электрического тока существуют?

8 Преобразование AC в DC
Ток в вашем доме – переменный(АС). Ток в устройстве с батарейным питанием, например портативном компьютере или мобильном телефоне, является постоянным током(DC).

8 Преобразование AC в DC
Преобразователь использует трансформатор для понижения напряжения и диод, электронное устройство, которое задает поток электронов только в одном направлении. Поскольку переменный ток движется в двух направлениях, только половина каждого цикла будет проходить через диод. Выходной сигнал является постоянным током, который в два раза меньше. Для поддержания непрерывного тока при используется конденсатор.

8 Преобразование AC в DC
Напомним, что конденсатор действует как накопитель для заряда. Так же, как требуется время для повышения или понижения уровня воды в резервуаре, требуется время для добавления или удаления электронов из конденсатора. Таким образом, конденсатор создает эффект замедления при изменении тока и сглаживает толчки на выходе.

8 Преобразование AC в DC
Когда вход на диод AC,

8 Преобразование AC в DC
Когда вход на диод AC, выход пульсирует DC.

8 Преобразование AC в DC
Когда вход на диод AC, выход пульсирует DC. Зарядка и разрядка конденсатора обеспечивает непрерывный и плавный ток.

8 Преобразование AC в DC
Когда вход на диод AC, выход пульсирует DC. Зарядка и разрядка конденсатора обеспечивает непрерывный и плавный ток. На практике используется пара диодов, поэтому в токовом выходе отсутствуют промежутки.

8 Преобразование AC в DC
Как вы можете управлять устройством с батарейным питанием на переменном токе?

9 Скорость электронов в контуре
В токопроводящей проволоке столкновения электронов прерывают их движение, так что их фактическая скорость чрезвычайно низка.

9 Скорость электронов в контуре
Когда вы включаете свет, и цепь собрана, лампочка, кажется, светится немедленно. Энергия транспортируется через соединительные провода почти со скоростью света. Однако электроны, которые составляют ток, не двигаются на такой высокой скорости.

9 Скорость электронов в контуре
Электроны внутри металлической проволоки имеют среднюю скорость в несколько миллионов километров в час из-за их теплового движения. Это не создает ток, потому что движение является не прямолинейным. Нет чистого потока в любом направлении. Когда аккумулятор или генератор подключен, внутри провода устанавливается электрическое поле.

9 Скорость электронов в контуре
Пульсирующее электрическое поле может проходить через цепь со скоростью света. Электроны продолжают свои хаотичные движения во всех направлениях, одновременно перемещаясь вдоль провода электрическим полем. Проводящий провод действует как «труба» для электрических линий поля. Внутри провода электрическое поле направлено вдоль провода.

9 Скорость электронов в контуре
Электрические линии поля между концами батареи направляются через проводник, который соединяет концы.

9 Скорость электронов в контуре
Электроны проводимости ускоряются полем. Прежде чем электроны достигают заметной скорости, они «врезаются» в металлические ионы и переносят часть их кинетической энергии. Столкновения прерывают движение электронов. Их фактическая скорость через провод чрезвычайно низки. В электрической системе электроны имеют среднюю скорость около 0,01 см / с.

9 Скорость электронов в контуре
На сплошных линиях изображен случайный путь электрона, отскакивающего от атомов в проводнике. Пунктирные линии показывают преувеличенное представление о том, как этот путь изменяется при приложении электрического поля. Электрон движется вправо, со средней скоростью меньше, чем скорость улитки.

9 Скорость электронов в контуре
В цепи переменного тока электроны проводимости не совершают никакого чистого движения в любом направлении. За один цикл они движутся на небольшую долю сантиметра в одном направлении, а затем то же расстояние в противоположном направлении. Они ритмично колеблются относительно фиксированных положений.

9 Скорость электронов в контуре
Почему скорость электронов в токопроводящей проволоке чрезвычайно низкая?

10 Источник электронов в цепи
Источником электронов в цепи является сам проводящий элемент схемы.

10 Источник электронов в цепи
Вы можете купить водяной шланг, который не содержит воды, но вы не можете купить кусок проволоки, «электронную трубу», которая не содержит электронов. Источником электронов в цепи является сам проводящий элемент схемы. Электроны не проходят заметные расстояния через провод в цепи переменного тока. Они вибрируют взад и вперед относительно фиксированных положений.

10 Источник электронов в цепи
Когда вы включаете лампу в розетку переменного тока, энергия течет из розетки в лампу, а не в электроны. Энергия переносится электрическим полем и вызывает колебательное движение электронов, которые уже существуют в ламповой нити. Большая часть этой электрической энергии проявляется как тепло, а часть ее принимает форму света. Энергетики не продают электроны. Они продают энергию. Вы снабжаете ею электроны.

10 Источник электронов в цепи
Когда вас бьет электрическим током, электроны, составляющие ток в вашем теле, происходят из вашего тела. Электроны не выходят из провода или ваше тело. Энергия просто заставляет свободные электроны в вашем теле вибрировать в унисон. Маленькие вибрации покалывают; большие вибрации могут привести к фатальным последствиям.

10 Источник электронов в цепи
Каков источник электронов в цепи?

11 Электрическая мощность
Электрическая мощность равна произведению тока и напряжения.

11 Электрическая мощность
Если ток не находится в сверхпроводнике, заряд, движущийся в цепи, расходует энергию. Это может привести к нагреву цепи. Электрическая мощность - это скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в другую форму, такую как механическая энергия, тепло или свет.

11 Электрическая мощность
Электрическая мощность равна произведению тока и напряжения. Электрическая мощность = Ток × Напряжение Если напряжение выражено в вольтах и ток в амперах, то мощность выражается в ваттах. 1 Вт = (1 А) × (1 В)

11 Электрическая мощность
Мощность и напряжение на лампочке: «95 Вт 230 В.» Ток, который будет проходить через лампочку: I = P / V = 95 Вт / 230 В = 0,4 А.

11 Электрическая мощность
Лампа мощностью 120 Вт, работающая на 120-вольтовой линии, будет потреблять ток 1 ампер: 120 Вт = (1 ампер) × (120 вольт). 60-ваттная лампа потребляет 0,3 ампера на 220-вольтовой линии.

11 Электрическая мощность
Подумайте! Сколько энергии используется калькулятором, работающим на 8 вольт и 0,1 ампер? Если он используется в течение одного часа, сколько энергии он использует?

11 Электрическая мощность
Подумайте! Сколько энергии используется калькулятором, работающим на 8 вольт и 0,1 ампер? Если он используется в течение одного часа, сколько энергии он использует? Ответ: Мощность = ток × напряжение = (0,1 A) × (8 В) = 0,8 Вт. Энергия = мощность × время = (0,8 Вт) × (1 час) = 0,8 Вт / час, или 0,0008 киловатт-часа.

11 Электрическая мощность
Подумайте! Будет ли фен на 1200 ватт работать на 120-вольтовой линии, если ток ограничивается 15 амперами предохранителем безопасности? На этой линии могут работать два фена?

11 Электрическая мощность
Подумайте! Будет ли фен на 1200 ватт работать на 120-вольтовой линии, если ток ограничивается 15 амперами предохранителем безопасности? На этой линии могут работать два фена? Ответ: Один фен на 1200 Вт может работать, потому что схема может обеспечить (15 А) × (120 В) = 1800 Вт. Но есть недостаточная мощность для работы двух фенов общей мощности 2400 Вт. Что касается тока, (1200 W) / (120 В) = 10 А; поэтому фен будет работать при подключении к цепи. Но два фена потребуют 20 А и используют 15-A предохранитель.

11 Электрическая мощность
Как вы можете выразить мощность с точки зрения тока и напряжения?