Содержание
Направление электрического тока в цепи и его движение
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 284.
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 284.
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.
Рис. 1. 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.
Рис. 2. 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.
Рис. 3. 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.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
-
Сайфулла Омаров
5/5
Оценка доклада
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 284.
А какая ваша оценка?
Направление электрического тока | 8 класс
Содержание
Электрической ток представляет собой упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. В металлах этими заряженными частицами являются свободные электроны. Они имеют отрицательный заряд.
В растворах солей, щелочей или кислот в роли заряженных частиц представлены ионы. При этом двигаться в таких веществах будут и отрицательные ионы, и положительные ионы.
Так направление движения каких частиц в проводнике принято за направление тока? На данном уроке мы ответим на этот вопрос
Направление тока
Сразу озвучим главное правило (рисунок 1).
За направление тока принято считать направление от положительного полюса источника к отрицательному.
Рисунок 1. Направление тока в проводнике
Получается, что за направление тока принято направление движения положительных частиц. Ведь именно они, имея положительный заряд, будут притягиваться к отрицательным зарядам.
Но как же движение свободных электронов в металлах? Ведь они обеспечивают течение тока в проводнике. А электроны — это отрицательно заряженные частицы. По логике, как раз-таки они должны двигаться к положительному полюсу. То есть, мы получаем абсолютно противоположные выводы.
{"questions":[{"content":"В электрической цепи ток распространяется [[choice-3]]","widgets":{"choice-3":{"type":"choice","options":["от положительного полюса источника к отрицательному","от отрицательного полюса источника к положительному","одновременно в оба направления"],"answer":[0]}}}]}
youtube.com/embed/UmZwxP21M1U?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»>
Почему за направление тока было принято движение от положительного полюса к отрицательному?
Такая путаница в этом вопросе возникла по одной простой причине. Дело в том, что явление электрического тока было открыто раньше, чем более подробные знания о строении атома. На тот момент считалось, что сам атом неделим, не было никакой информации об электронах и ионах.
Поэтому считали, что ток может иметь два разных направления. Но почему так происходило, объяснить не могли.
Существовали даже предположения, что существует два разных вида тока. Эти виды могли при соприкосновении нейтрализовать друг друга. На самом деле, тело просто получало одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов. Оно становилось электрически нейтральным. Так что дело тут было совсем не в каких-то видах тока.
В итоге, известный французский ученый Андре Ампер (о нем вы еще более подробно узнаете в следующих уроках) убедил научное сообщество принять одно из двух направлений за основное. И выбор пал на направление от положительного источника тока к отрицательному (рисунок 2).
Рисунок 2. Направление тока и движение заряженных частиц
{"questions":[{"content":"За направление тока принято направление движения[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["положительно заряженных частиц","отрицательно заряженных частиц","электрически нейтральных частиц"],"answer":[0]}}}]}
Направление тока в цепи
Важный момент:
принятое направление тока учтено во всех правилах и законах, связанных с электрическим током.
По этой причине условное направление тока не стали менять, даже когда ученые получили новые данные о строении вещества.
При использовании схем электрических цепей важно помнить, что ток распространяется именно от положительного полюса источника тока к отрицательному (рисунок 3).
Рисунок 3. Направление тока схеме электрической цепи
Оценить урок
Поделиться уроком →
Что можно улучшить?
Изложение материала
Непонятное объяснение
Урок неполный, не хватает
информации
Урок перегружен, слишком много
информации
Тесты плохого качества
Тестов недостаточно
Тестов слишком много
Тесты слишком легкие
Тесты слишком сложные
Изображения
Изображения плохого качества
Изображений недостаточно
Изображений слишком много
Другое
Войдите, чтобы оценивать уроки
Что нужно исправить?
Спасибо, что помогаете нам стать лучше!
Комментарии
Объяснение урока: Электрический ток | Nagwa
В этом толкователе мы узнаем, что такое электрический ток и как определить направление электрического тока в цепи.
Электрический ток – это поток электрического заряда. Напомним, что электрический заряд
исходит из разных частей атома, как показано ниже.
Вместе положительно заряженные протоны, показанные розовым цветом, и нейтральные нейтроны,
показаны зеленым цветом, составляют ядро. Отрицательно заряженные электроны, показанные на
синие, находятся вне ядра.
Электрический ток – это поток электрического заряда через электрическую
проводник. Типичный электрический проводник представляет собой проволоку, изготовленную из металла, такого как
медь, железо или серебро.
При обсуждении потока электрического заряда движутся электроны
через провод. Протоны и нейтроны не двигаются. Когда мы говорим об электрическом
ток, мы имеем в виду поток электронов, движущихся в одном направлении вдоль
тот же путь. На приведенной ниже диаграмме показана проволока, по которой движутся электроны.
Электроны всегда находятся внутри провода, даже когда они не двигаются. Если
электроны движутся, значит, через них течет электрический заряд.
провод. Электрический ток — это поток электрического заряда по проводу.
Если электроны находятся в проводе, но не двигаются, то электрический заряд не
течет, как показано на схеме ниже.
Электроны должны двигаться, чтобы возник электрический ток.
Давайте рассмотрим пример.
Пример 1. Определение того, какие части атома текут по проводу
На рисунке показаны электроны и атомные ядра в срезе меди.
провод. Синие кружки представляют электроны, а красные кружки представляют
атомные ядра.
- Когда в проводе есть электрический ток, движутся ли электроны
по проводу?- Нет
- Да
- При наличии электрического тока в проводе атомные ядра
двигаться по проводу?- Да
- Нет
Ответ
Часть 1
Когда в проводе есть электрический ток, электроны движутся. Если
электроны не движутся, электрического тока нет.
Ответ Б: да, электроны движутся по проводу.
Часть 2
При наличии электрического тока ядра атомов остаются неподвижными. Только
электроны движутся при наличии электрического тока.
Ответ на вторую часть Б: нет, ядра атомов не движутся
провод.
Электрический ток измеряется в
Ампер, сокращенно
А. Так
10 ампер может быть
записывается как 10 А. Когда есть
0 А тока в
цепи, электроны вообще не двигаются.
Говоря конкретно о движении электронов в проводе, мы можем обратиться к
к нему как поток электронов, также называемый потоком электронов.
Электроны отрицательны, поэтому они движутся к положительному выводу клетки и
от отрицательной клеммы, как показано на диаграмме ниже.
Движение электронов создает электрический ток, поскольку никакое другое
заряженная частица движется.
Давайте рассмотрим пример вопроса.
Пример 2. Определение направления потока электронов в цепи
На схеме показана электрическая цепь, состоящая из элемента и лампочки.
В каком направлении движутся электроны по цепи?
- По часовой
- Против часовой
Ответ
Направление потока электронов в цепи от отрицательного
клемме клетки и к положительной клемме.
Более короткая сторона элемента в верхней части этой цепи является его отрицательным
Терминал. Более длинная сторона клетки является положительным полюсом. Электрон
поток в этом контуре, таким образом, будет двигаться против часовой стрелки, как в контуре
схема ниже.
Правильный ответ: B: против часовой стрелки.
Хотя названия очень похожи, электронный ток и электрический ток
не то же самое. Электронный ток — это поток электронов в проводнике, а электрический
ток — это поток носителей заряда в проводе.
Ранние ученые не знали, что электроны текут по цепи, когда электрический ток
ток присутствовал. Когда эти ученые писали о потоке электрического
заряд, они предположили, что поток электрического заряда происходит от положительно заряженных
частицы.
Это означает, что они измерили направление носителей электрического заряда
от положительного полюса к отрицательному полюсу клетки. Такой электрический
поток показан на диаграмме ниже.
Соглашение, установленное этими учеными, до сих пор используется по умолчанию.
направление электрического тока. Это текущее направление по умолчанию называется
обычный ток.
Направление обычного тока противоположно электронному току,
так как он предполагает положительные носители заряда. На самом деле никаких положительных зарядов
течь вообще; они чисто вымышленные. В проводе движутся только электроны. Показана диаграмма, сравнивающая обычный ток с электронным током.
ниже.
Электронный ток или поток электронов конкретно относится к потоку
электроны. Электрический ток является более общим, поскольку он относится к потоку заряда
перевозчиков, и по умолчанию принимает направление обычного
Текущий.
Давайте рассмотрим несколько примеров вопросов.
Пример 3: Нахождение условного направления тока по потоку электронов
На приведенном ниже рисунке показаны электроны и атомные ядра в разрезе
медный провод. Синие кружки представляют электроны, а красные кружки
представляют атомные ядра. В проводе протекает электрический ток, и
электроны в нем движутся вправо.
Каково направление условного тока в проводе?
- Вправо
- Влево
Ответ
Поток отрицательно заряженных электронов на диаграмме направлен вправо,
но обычный ток предполагает, что носители заряда в токе
положительный.
Это означает, что обычное направление тока противоположно
направление электронов. Это было бы слева, так как электроны
текут вправо.
Правильный ответ Б: налево.
Пример 4: Определение условного направления тока в цепи
На схеме показана электрическая цепь, содержащая элемент и лампочку.
Каково направление условного тока в цепи?
- По часовой стрелке
- Против часовой стрелки
Ответ
Обычное направление тока в цепи предполагает положительные носители заряда. Это означает, что поток этих зарядов будет исходить от положительной клеммы
ячейку к отрицательной клемме.
Положительная клемма ячейки, более длинная линия, направлена вниз. Положительные заряды тогда должны были бы течь против часовой стрелки, что означает
правильный ответ: B.
Является ли носитель заряда фиктивным положительным зарядом в обычных
ток или электрон в электронном токе, заряд должен течь, чтобы
быть электрическим током.
Неважно, сколько заряда присутствует, важно лишь то, что он движется.
На приведенной ниже диаграмме показаны две цепи, одна из которых содержит намного больше электронов, чем
Другой.
Обе цепи имеют ток 0 А
когда электроны не двигаются, независимо от того, сколько электронов есть.
Электроны также не расходуются при уменьшении тока в цепи. Все
электроны все еще присутствуют; они просто двигаются медленнее. Если ток упадет до 0,
это означает, что электроны полностью перестали двигаться. На приведенной ниже диаграмме показано
электроны движутся через лампочку, питая ее и заставляя ее загораться.
Поскольку электроны движутся через лампочку, лампочка их не использует
вверх или привести к их исчезновению. Движение электронов питает лампочку,
поэтому, если электроны будут двигаться медленнее, лампочка будет более тусклой. Если бы электроны
полностью перестанут двигаться, лампочка вообще не будет излучать свет.
Давайте рассмотрим несколько примеров вопросов.
Пример 5: Описание количества электронов в цепи после работы
На схеме показана электрическая цепь, содержащая ячейку и лампочку. Эта схема установлена на верстаке и оставлена включенной на
1 час.
В конце
час,
больше электронов, меньше электронов или такое же количество электронов в
провода цепи, чем в начале
час?
- В проводах больше электронов.
- В проводах меньше электронов.
- В проводах одинаковое количество электронов.
Ответ
Когда цепь включена, электроны движутся по цепи, питая
лампочка, когда они проходят через нее.
Электроны питают лампочку своим движением. В течение
1 час,
некоторые электроны могли замедлиться из-за питания лампочки, но есть
общее количество электронов в цепи остается тем же.
В конце часа,
после включения лампочки в ней остается такое же количество электронов.
провода. Правильный ответ: C.
Пример 6: Определение причины затемнения лампочки
На схеме показана электрическая цепь, состоящая из элемента и лампочки. Эта схема установлена на верстаке и оставлена включенной на
1 час.
В течение
час,
лампа постепенно тускнеет. Какое из следующих утверждений верно
объясняет почему?
- Количество электронов в клетке со временем уменьшается, поэтому
электроны, которые могут течь по цепи. - Количество энергии в клетке со временем уменьшается, поэтому энергии становится меньше
который может быть преобразован в свет лампочкой.
Ответ
Когда цепь включена, электроны движутся по цепи, питая
лампочка, когда они проходят через нее.
Когда лампочка тускнеет, это происходит не потому, что в ней меньше электронов.
цепи, просто меньше электронов в движении, способных привести ее в действие.
число электронов в цепи остается прежним.
Поскольку энергия клетки медленно иссякает, она не может толкать столько
электроны через провод и, таким образом, через лампочку. Правильный ответ
это B.
Давайте обобщим то, что мы узнали в этом объяснителе.
Ключевые моменты
- Электрический ток представляет собой поток электрического заряда и измеряется в
ампер. - Обычный ток предполагает, что носители заряда положительны, т.е.
течет от положительных клемм к отрицательным клеммам. - Электронный ток – это фактический поток электронов, которые текут в противоположном направлении.
направление обычного тока. - Электроны не разрушаются и не расходуются в цепи при отсутствии тока;
они просто перестают двигаться.
|
|
Добавить комментарий