Обозначение постоянного и переменного тока: значок напряжения

Когда произносят слово «электричество», один человек представит себе обычную бытовую розетку из дома, а другой – высоковольтную линию электропередач. Более продвинутые вспомнят молнию, батарейки и даже сварочный аппарат. Все эти явления и приборы так или иначе связаны с электричеством, основными характеристиками которого, в соответствии с законом Ома, являются сила тока, напряжение и сопротивление. Ток, в свою очередь, бывает постоянным и переменным. В обозначении двух этих видов на схемах возникает еще больше путаницы, чем при поиске ассоциаций со словом «электричество». В этой статье будет рассказано о том, как обозначается постоянный ток, маркируется переменное напряжения и силы постоянного характера, используемые для обозначения на схемах и чертежах.

Что такое электричество

Появление электричества – это определенная совокупность явлений, которые обусловлены существованием электрических зарядов со знаком «+» и «-», их взаимодействием между собой и возможностью движения.

За счет того, что совокупность зарядов может перемещаться по проводнику, обладать притягивающими и отталкивающими свойствами, было открыто явление магнетизма и электричества. Одним из первых это описал Фалес, а позже в 1600 году английский физик Уильям Гилберт. С течением времени знания об этом явлении только увеличивались и прогрессировали.

Виды тока и их графики относительно времени

С точки зрения физики, электричество – это упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных частиц по материалу проводникового типа под действием электрического поля. В качестве частиц выступают ионы, протоны, нейтроны и электроны.

Направленное движение частиц

Какое отличие между переменным и постоянным током

Ток – это движение заряженных электронов в определенном направлении. Это перемещение необходимо для того, чтобы бытовые и профессиональные электроприборы могли работать с установленной номинальной мощностью. В домашней розетке ток появляется из электростанции, где кинетическая энергия электронов преобразуется в электрическую.

Электроток постоянного характера – электричество, получаемое из аккумулятора телефона или батарейки. Он называется так, потому что направление движения электронов в нем не меняется. На таком принципе основана работа зарядных устройств: они конвертируют переменное электричество сети в постоянное и в таком виде оно накапливается в аккумуляторных батареях.

Переменный ток – электричество в любой домашней электросети. Он называется так из-за того, что направление движения электронов постоянно меняется. Количество изменений направления задается частотой, которая для домашних сетей в СНГ равно 50 Гц. Это значит, что за одну секунду электроток меняет направление движения целых 50 раз. Напряжение же в сети – это максимальный «напор», который заставляет двигаться электроны.

Обозначение постоянного и переменного тока

Как обозначается постоянное и переменное напряжение

Постоянное напряжение или ток обозначаются аббревиатурой DC, что означает Direct current. На схемах и электроприборах принято также указывать постоянное напряжение простой ровной линией (—).

Значок переменного напряжения записывается в виде несколько иной аббревиатуры ( – AC. Если расшифровать, то получится «Alternating current». На клеммах электроприборов и распределительных щитков, а также на схемах она может изображаться как волнистая линия (~).

Важно! Если в сеть рассчитана для пропуска и того, и другого видов электроэнергии, она маркируется как «AC/DC» и обозначается на схеме двойной линией (верхняя линия прямая и сплошная, а нижняя прямая и пунктирная).

Альтернативное обозначение видов тока и напряжения на схемах

Какой значок напряжения

Напряжение означает поток электрических заряженных частиц по проводнику определенного сечения и  обычно обозначается как «U». Если напряжение в сети постоянное, то около латинской буквы ставится символ прямой линии или двух линий (верхняя сплошная прямая, а нижняя пунктирная). Для мультиметров и прочих приборов, связанных с измерением напряжения, используют латинскую букву «V», которая обозначает единицу измерения напряжения – Вольт (Volt). Значение линий при этом сохраняется.

Важно! Многие обыватели полагают, что напряжение обозначается как «E», но это не так. «Е» — это электродинамическая сила (ЭДС) источника питания проводника.

Обозначение вида тока на мультиметре

Таким образом, маркировка проводов, клемм электроприборов и схем имеет совершенно четкий и понятный характер. Она указывает на силу тока и напряжение, с которыми работает та или иная сеть или прибор. Каждый взрослый человек может научиться читать электротехнические схемы буквально за несколько дней, так как для этого достаточно лишь изучить основные маркировки, а также обозначения постоянного и переменного напряжения.

каким символом обозначается на электроустановках

Для успешной работы с электроустройствами требуется не только умение справляться с различными задачами по монтажу и ремонту, но и умение читать и понимать электрические схемы. Для унификации и облегчения понимания все элементы схем стандартизированы. Разные государства, а, порой, и разные предприятия могут иметь частично или полностью свою систему обозначений. Справедливости ради стоит отметить, что различия в обозначениях тока несущественны и большой путаницы практически никогда не возникает. Напряжение питания (или ток) имеет две основополагающие характеристики: величину и частоту. Если с первым параметром вопросов почти не возникает, то на втором следует остановиться подробнее.

Переменный ток в широком понимании

Что такое переменный ток

Напряжение может быть как постоянным, так и изменять свое мгновенное значение в каждый отрезок времени. При этом может изменяться не только величина параметра, но и его направление. В большинстве случаев переменный ток подразумевает изменение по синусоидальному закону и имеет знакопеременную величину. Это всем известное напряжение в бытовой и промышленных сетях электропитания. В более широком смысле напряжение может изменять свое значение без смены полярности.

Те, кто более глубоко знаком с электротехникой, могут сказать, что в данном случае речь идет о переменном напряжении с некоторой постоянной составляющей. Достаточно установить последовательно в цепь конденсатор, который не пропускает постоянную составляющую, и на выходе получится знакопеременный электрический ток.

Обозначения на электрических схемах

Для однозначного толкования электрических схем разработана система графических обозначений. Она несколько меняется в разных странах, но общие принципы обозначений сохраняются. Переменный или постоянный ток обозначается строго определенными символами, чтобы избежать путаницы, неопределенности и неверного понимания.

В странах постсоветского пространства принято обозначение переменного тока графическим символом, который представляет собой отрезок синусоиды, поскольку под переменным в большинстве случаев подразумевается именно тот, который изменяется по синусоидальному закону.

Условное графическое обозначение

Иногда можно встретить равнозначное изображение в виде двух отрезков синусоиды. Такие обозначения полностью взаимозаменяемы. В отличие от них, обозначение постоянного тока имеет вид двух параллельных линий.

Условные графические символы используются для обозначения клемм питания, а также совместно с некоторыми другими обозначениями, например, для характеристики генератора или потребителя.

Генератор переменного напряжения и потребители

Зарубежная литература использует иной принцип обозначения. В основном используется аббревиатура от английских слов «Alternating current» – переменный ток и «Direct current» – постоянный ток. Соответственно, сокращения имеют вид AC и DC.

В некоторых случаях, кроме типа тока или напряжения, требуется добавлять информацию о их частоте, величине и количестве фаз. На схемах такие обозначения интуитивно понятны. К примеру, надпись 3 ~ 50Гц 220В может говорить только об одном, что используется трехфазное переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц.

В современных обозначениях зачастую встречается комбинация отечественной и зарубежной символики.

Измерительные приборы и электрооборудование

На электроизмерительных приборах можно видеть те же условные знаки, что и на электросхемах. В данном случае они говорят, с каким родом напряжения или тока может работать измерительный прибор. Для тех приборов, которые предназначены для работы в узкой области, символы рода тока или напряжения могут располагаться непосредственно на указателе (стрелочном индикаторе). Универсальные измерительные устройства снабжены переключателем рода и пределов измерений, поэтому все обозначения находятся возле соответствующих позиций.

Комбинированный измерительный прибор

Распространенные цифровые тестеры имеют следующие обозначения: 

• ACA или ≈A – режим измерения переменного тока;
• DCA или =А – режим измерения постоянного тока;
• ACV или ≈V – режим измерения переменного напряжения;
• DCV или =V – режим измерения постоянного напряжения.

Для электрического оборудования род питания указывается на шильдике или бирке. Устройства, где комбинированное питание, имеют на бирке знак переменного тока в виде отрезка синусоиды и одну горизонтальную черту.

Обозначение смешанного тока

Англоязычные производители для обозначения смешанного или комбинированного питания используют аббревиатуру AC/DC.

Практически всегда возле символа напряжения или тока указывается его величина: отдельно для переменного и отдельно для постоянного тока.

Особую символику можно увидеть на шильдике двигателей переменного напряжения. Там, кроме его рода, указывается еще и схема включения (звезда или треугольник) и величина питающего напряжения для каждого из вариантов.

Кроме этого двигатели характеризуются мощностью (током потребления) и величиной COSϕ, которая характеризует реактивную мощность потребителя. Эти данные также присутствуют на бирке изделия.

Информация по значению и роду питания важна для безопасности и правильного функционирования устройств. Для устранения ошибочного и непреднамеренного включения устройств к несоответствующим источникам питания, кроме условных обозначений, добавляется механическая защита. Так, вилки шнуров питания аппаратуры, использующей переменный ток, имеют иную форму штырей, чем для постоянного, что не допускает возможность неправильного подключения.

Видео

Оцените статью:

Почему сила тока обозначается буквой i. Единица измерения силы тока

С самого рождения и в течение всей жизни человека окружают электрические приборы. К ним относятся: бытовая техника, освещение наших жилищ и улиц, средства мобильной связи, даже современные автомобили переходят на электроэнергию. Все эти приборы потребляют электрический ток, одни берут его из электросетей, другие черпают от батарей и аккумуляторов, третьи от альтернативных источников энергии («ветряки», солнечные батареи и прочее). А многие ли из людей знают, какова единица измерения и что такое электрический ток? В данной статье мы ответим на эти вопросы.

Начнем, пожалуй, с основных понятий. называют направленное упорядоченное движение в проводнике заряженных частиц. Рассмотрим условия существования тока:

• наличие свободных электронов в металлическом проводнике;
• наличие электрического поля (такое поле создается благодаря источнику тока).

Теперь перейдем к рассмотрению такого понятия, как единица измерения силы тока. Эта скалярная величина обозначается латинской литерой I. Определение единицы силы тока осуществляется отношением заряда q, проходящего через поперечное сечение металлического проводника, к отрезку времени t, за которое электрический ток прошел через проводник. Соответственно формула имеет следующий вид: I = q/ t. Единица измерения силы тока показывает, какой заряд пройдет через поперечное за единицу времени.

Все довольно элементарно. Теперь разберем, какие существуют общепринятые единицы измерения силы тока. Для этого достаточно заглянуть в международную систему единиц (СИ). Из нее следует, что единица измерения силы тока — Ампер. Эта единица получила свое название в честь французского физика-математика Андре-Мари Ампера (1775-1836). Он ввел такие термины, как электродинамика, электростатика, соленоиды, ЭДС, гальванометр, электрический и другие. Ученый А. М. Ампер предугадал возникновение такой науки, как «кибернетика», он стал первооткрывателем механического взаимодействия проводников с электрическим током, ввел правило определения

Теперь попробуем разобрать это понятие с точки зрения элементарной физики. Для этого необходимо осветить свойства прохождения электрического тока по двум параллельным проводникам. Если заряженные частицы движутся по двум проводам в одном направлении, то такие проводники начнут притягиваться, а если частицы будут двигаться в разных направлениях, то проводники будут стремиться оттолкнуться друг от друга. За единицу силы тока в один ампер принято считать такую силу, благодаря которой два параллельных провода длиной в один метр, разнесенных на расстояние одного метра, начнут взаимодействовать с силой 0,0000002Н.

Подведя итог, скажем, что знание о таком понятии, как сила тока, поможет определить количество потребляемой энергии электрическими приборами. Благодаря этому легко рассчитать нагрузку проводки в вашем доме и, соответственно, обезопасить свое жилье от пожара или повреждения электрооборудования, которое часто возникает при неправильном распределении бытовых электрических приборов.

На этой страничке кратко излагаются основные величины и меры тока. По мере необходимости, страничка будет пополняться новыми величинами и формулами.

Сила тока – количественная мера электрического тока, протекающего через поперечное сечение проводника. Чем толще проводник, тем больший ток может по нему течь. Измеряется сила тока прибором, который называется Амперметр. Единица измерения — Ампер (А). Сила тока обозначается буквой – I .
Следует добавить, что постоянный и переменный ток низкой частоты, течёт через всё сечение проводника. Высокочастотный переменный ток течёт только по поверхности проводника – скин-слою. Чем выше частота тока, тем тоньше скин-слой проводника, по которому течёт высокочастотный ток. Это касается любых высокочастотных элементов — проводников, катушек индуктивности, волноводов. Поэтому, для уменьшения активного сопротивления проводника высокочастотному току, выбирают проводник с большим диаметром, кроме того, его серебрят (как известно, серебро имеет очень малое удельное сопротивление).

Напряжение (падение напряжения) – количественная мера разности потенциалов (электрической энергии) между двумя точками электрической цепи. Напряжение источника тока – разность потенциалов на выводах источника тока. Измеряется напряжение вольтметром. Единица измерения — Вольт (В). Напряжение обозначается буквой – U , напряжение источника питания (синоним — электродвижущая сила) может обозначаться буквой – Е .

Мощность электрического тока – количественная мера тока, характеризующая его энергетические свойства. Определяется основными параметрами – силой тока и напряжением. Измеряется мощность электрического тока прибором, который называется Ваттметр. Единица измерения — Ватт (Вт). Мощность электрического тока обозначается буквой – Р . Мощность определяется зависимостью:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image002_212.gif» alt=»Зависимость»>

где U – падение напряжения на элементе электрической цепи, I – ток, протекающий через элемент цепи.

Поглощаемая мощность элемента электрической цепи – значение мощности падающей на элементе цепи, которую элемент может поглотить (выдержать) без изменения его номинальных параметров (выхода из строя). Поглощающая мощность резисторов обозначается в его названии (например: двух ваттный резистор — ОМЛТ-2, десяти ваттный проволочный резистор – ПЭВ-10). При расчёте принципиальных схем, значение необходимой поглощаемой мощности элемента цепи рассчитывается по формулам:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image003_161.gif» alt=»Зависимость поглощаемой мощности от протекающего тока и сопротивления элемента цепи»> ,

Для надёжной работы, определённое по формулам значение мощности элемента умножается на коэффициент 0,8 , учитывающий то, что должен быть обеспечен запас по мощности.

Проводимость элемента цепи – способность элемента цепи проводить электрический ток. Единица измерения проводимости – сименс (См). Обозначается проводимость буквой — σ . Проводимость — величина обратная сопротивлению, и связана с ним формулой:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image006_105.gif» alt=»Связь частот»>

Период электрического тока – величина обратная частоте, показывающая, в течение, какого времени электрический ток совершает одно циклическое колебание. Измеряется период, как правило, с помощью осциллографа. Единица измерения периода — секунда (с). Период колебания электрического тока обозначается буквой – Т . Период связан с частотой электрического тока выражением:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image008_83.gif» alt=»Связь»>

Электрическая ёмкость – количественная мера, характеризующая способность накапливать энергию электрического тока в виде электрического заряда на обкладках конденсатора. Обозначается электрическая ёмкость буквой – С . Единица измерения электрической ёмкости — Фарада (Ф).

Магнитная индуктивность – количественная мера, характеризующая способность накапливать энергию электрического тока в магнитном поле катушки индуктивности (дросселя). Обозначается магнитная индуктивность буквой – L . Единица измерения индуктивности — Генри (Гн).

Реактивное сопротивление конденсатора (ёмкости) – значение внутреннего сопротивления конденсатора переменному гармоническому току на определённой его частоте. Реактивное сопротивление конденсатора обозначается — Х С и определяется по формуле:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image010_70.gif» alt=»Реактивное»>

Резонансная частота колебательного контура – частота гармонического переменного тока, на которой колебательный контур имеет выраженную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ). Резонансная частота колебательного контура определяется по формуле:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image012_54. gif» alt=»Резонансная частота»>

Добротность колебательного контура — характеристика, определяющая ширину АЧХ резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в контуре больше, чем потери энергии за один период колебаний. Добротность учитывает наличие активного сопротивления нагрузки. Добротность обозначается буквой – Q .
Для последовательного колебательного контура в RLC цепях, в котором все три элемента включены последовательно, добротность вычисляется:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image014_51.gif» alt=»Добротность»>

Сила тока

Сила тока – это такая физическая величина, которая показывает скорость прохождения заряда q через S поперечное сечение проводника за одну секунду t.

Сила тока – пожалуй, одна из самых основополагающих характеристик электрического тока. Она обозначает заглавной буквой I латинского алфавита и равняется Δq разделить на Δt, где Δt – это время, в течение которого через сечение проводника протекает заряд Δq.

По сути, сила тока измеряется в кулонах Кл разделенных на секунды с в системе единиц СИ, но для Кл/с было введено специальное название – ампер, в честь соответствующего ученого, которого также завали Ампером. И так размерность в системе СИ для силы тока – это амперы, то есть ток измеряется в амперах и обозначается как — 1А.

Что же физически иллюстрирует это понятие? Упрощенно электрический ток можно рассматривать как течение воды по трубе, то есть протекание электрических зарядов по проводу можно сопоставить с протекание воды по трубе. Так вот, по сути, скорость этой «воды», а именно скорость зарядов в проводе, она и будет прямым образом связана с силой тока. И чем быстрее «вода» течет по «трубе», а именно чем быстрее вместе все носители заряда двигаются по поводу, тем сила тока будет больше.

Как вы думаете, большая ли это сила тока в 1 ампер? Да, это большая сила тока, но на практике можно встретить различные силы тока: и миллиамперы, и микроамперы, и амперы, и килоамперы, и все они довольно разные.

Измерение силы тока

В былые времена первые ученые-физики могли обнаружить ток только с помощью личных ощущений, а то и вовсе пропуская его через себя, так как в то время измерительных приборов просто не существовало.

В современном мире имеются разные виды измерительных приборов. Для измерения силы тока используют такой прибор, как амперметр.

Амперметры бывают абсолютной разных конструкций. Для школьных нужд, в целях демонстрационных опытов, чаще всего используют амперметр, который изображен на рисунке.

Что понимают под силой тока?

Давайте взглянем на рисунок 21б, где обозначено поперечное сечение проводника, через которое, как вы уже знаете, проходят заряженные частицы, если в проводнике есть в наличии электрический ток. Для металлического проводника такими частицами выступают свободные электроны, которые, двигаясь по проводнику, переносят какой-то заряд. А далее, как уже вы знаете из формулы, чем быстрее электроны двигаются и чем их больше, тем больший заряд будет перенесен ими за одно и то же время.

Давайте рассмотрит на примере. Если за время t = 5 c носителями тока через поперечное сечение проводника переносится заряд в q = 20 Кл, то сила тока I = q / t = 20 / 5 = 4 A. Заряд, который будет перенесен за 1 с, в данной ситуации будет в 5 раз меньший, т.е. при t = 1 c, q = 4 Кл, а сила тока – 4 А.

А вы знаете, что кроме того, что Андрэ-Мари Ампер ввел в физику понятие «электрический ток», он так же в 1830 году ввел такой научный оборот, как «кибернетика», а в механике именно ему принадлежит термин «кинематика».

Андрэ-Мари Ампер был очень разноплановым и разносторонне развитым ученым, некоторые его исследования касались таких смежных с физикой наук, как химия, ботаника и даже философия! И именно А.М.Ампер изобрел такие важные и полезные для людей устройства, как электромагнитный телеграф и коммутатор.

Вопросы для самопроверки

1. Так что же такое «сила тока»? Какой буквой латинского алфавита она обозначается?
2. Какая формула для нахождения силы тока?
3. В каких единица системы СИ измеряется силы тока? А как она обозначается? В честь какого ученого она названа?
4. Прибором для измерения силы тока является …. А как он обозначается на схемах?
5. Если мы знаем силу тока и время, за которое он проходит через поперечное сечение, то с помощью какой формулы можно найти электрический заряд?

Электрический ток — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

К оглавлению…

В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

Средняя сила тока находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I₁ до значения I₂, то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

где: R₀ – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

Диод в цепи постоянного тока

Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

 

Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

К оглавлению…

Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R, пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно. У каждого способа есть свои закономерности.

1. Закономерности последовательного соединения:

Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R₀ находится по формуле:

2. Закономерности параллельного соединения:

Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R₀ находится по формуле:

Электроизмерительные приборы

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R_B. Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением R_A. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

 

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

К оглавлению…

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы A_ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.

Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Несколько источников ЭДС в цепи

Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно, то:

1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:

Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.

2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:

В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

 

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

К оглавлению…

Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в теплоту Q, выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

 

Энергобаланс замкнутой цепи

К оглавлению…

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R₁ и R₂ на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

 

Электролиз

К оглавлению…

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

где: n – валентность вещества, N_A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Электрический ток в газах и в вакууме

К оглавлению…

Электрический ток в газах

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов. Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов — электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов.

Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием — ионизатором. Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α-частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов — электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

Сила тока ?. Формула силы тока. Как обозначается ? единица измерения силы тока?

Автор Даниил Леонидович На чтение 5 мин. Просмотров 5.6k. Опубликовано 18 ноября Обновлено 18 ноября

Электрический ток — это направленный поток отрицательно заряженных частиц. Величину электрического тока определяют по числу электронов, протекающих сквозь проводник с неким поперечным сечением за определенную единицу времени.

Однако в полной мере охарактеризовать ток только движением электронов невозможно. Он также имеет другие параметры. Действительно, объем электричества, равного одному кулону способно проходить через металлический проводник в течение одной секунды или другого промежутка времени.

Если принять во внимание временной промежуток как характеристику, то можно увидеть, что интенсивность потоков в разных случаях будет не одинаковой. Тот объем, который можно пропустить сквозь проводник за секунду именуют силой тока. В качестве обозначения используют Ампер, как международную единицу измерения.

Общее описание силы тока

Сила тока является объемом электрических зарядов, проходящих сквозь поперечные профили проводников в интервале времени, равному одной секунде. Как уже было выше сказано, что за единиц силы тока принимают Ампер, которая и принадлежит к Международной СИ, используемой во всех странах мира.

Один ампер равен силе изменения потока электричества при прохождении по параллельным, парным линейным проводникам бесконечной длины, имеют ничтожно малую площадь кругового сечения. Эти материалы находятся в вакууме друг от друга на расстоянии одного метра. Он вызывает силу взаимного влияние равную 2*10-7. Единица исчисления силы тока Ампер соответствует одному кулону, пройденному за одну секунду через поперечный профиль материала проводника.

В математическом исчислении характеристика выглядит как 1 А = 1 кулон/1 секунда. Величина показателя относительно большая, поэтому для бытовых электроприборов и микросхем применяют дополнительные единицы: 1 мА и 1 мкА, которые равны одной тысячной и одной миллионной части ампера.

Если известна величина электрозаряда, прошедшего сквозь проводник с нужным сечением за требуемый промежуток времени, то параметр можно выразить следующей формулой: l=q/t.

В замкнутой сети без ответвлений за одну секунду времени проходит одинаковое количество электронов в любом участке проводника. Поскольку заряды не могут накапливаться исключительно в одном участке электрической цепи, то его интенсивность не зависит от толщины и сечения кабеля.

Для более сложных цепей с ответвлениями такое утверждение также остается истинным. Но такое определение действует только для отдельных участков схемы, которые следует рассматривать как элементарная сеть.

Способы измерения силы тока

Для того чтобы узнать силу тока на требуемом участке цепи, одних теоретических вычислений не достаточно. Да, можно использовать формулы и узнать величину, но она будет приблизительной. Поскольку приборостроение, электроника и электрика — науки точные и не терпят погрешностей, был изобретен индукционный, а позднее электронный прибор, который способен показывать точные величины.

Амперметр предназначен для измерений силы тока на отдельных участках электрической цепи. Но значения, равные 1 Амперу и более можно увидеть только в силовых установках и сетях. Для снятия показаний с них используют специальные понижающие трансформаторы. Из курсов физики многие знают от чего зависит интенсивность действий электрического тока. Инициатором движения электронов является магнитное поле. От его силы зависит и мощность потока.

Ток подается на основные катушки, в которых создается индукция. С ее помощью во второстепенной катушке генерируется электричество меньшей величины. Показатель зависит от числа витков обмоток. Они прямо пропорциональны. Поэтому даже на крупных предприятиях, где напряжение достигает нескольких тысяч вольт применяют микроамперметры или миллиамперметры. Это связано, прежде всего, с безопасностью обслуживающего персонала.

Довольно часто в обиходе можно услышать термин мультиметр. Его отличие от амперметра заключается в возможности измерять несколько характеристик одновременно, тогда как амперметр является узкоспециализированным прибором.

Включают устройство в разрыв электрической цепи. При таком способе замеров, ток протекает через измеритель к потребителю. Следовательно, соединять прибор нужно до или после элемента нагрузки, так как в простой схеме без ответвлений он будет всегда одинаковым.

Существует ошибочное убеждение, что ток до потребителя и после не одинаковый, так как часть электричества тратится на компонента. Такое утверждение ошибочно, поскольку в ток представляет собой электромагнитный процесс, выполняемый в теле металлического проводника. Результатом становится упорядоченное движение электронов вдоль всей длины проводника. Но саму энергию переносят не электроны, а магнитное поле, которое окружает тело проводника.

Важно!

Через любой поперечный профиль металла простых электрических цепей проходит одинаковое количество электрического заряда. Сколько электронов вышло из положительного полюса источника питания, столько заходит в отрицательный полюс, пройдя через элемент нагрузки. В ходе движения электроны не могут расходоваться, как другие частицы материала. Они составляют единое целое с проводником и их количество всегда одинаковое.

Отличие напряжения от силы тока

Электричество, как и любая другая материя, имеет собственные характеристики, используемые для определения эффективности работы и контроля заданных параметров. В физике существуют такие понятия как «напряжение» и «сила тока». Они описывают одно и тоже явление, но сами по себе как показатели они отличаются друг от друга.

Такие различия заключены в принципе действия электричества. Под силой тока понимают объем потока электронов, способных пройти на расстояние одного метра за установленный интервал времени. Напряжение наоборот выражено в количестве потенциальной энергии. Оба понятия тесно связаны между собой. К внешним факторам влияния на них относят:

• материал, из которого изготовлен проводник;
• температура;
• магнитное поле;
• условия окружающей среды.

Отличия также заключаются в способах получения этих параметров. Когда на заряды проводника воздействует внешнее магнитное поле, формируется напряжение, которое генерирует поток между точками цепи. Так же специалисты выделяют отличия в энергопотреблении, называемым мощностью. Если напряжение характеризует параметры потенциальной энергии, то ток — кинетической.

Заключение

Сила тока является одним из важных параметров, характеризующих электричество. Он показывает, какой объем электрического заряда проходит через поперечный профиль металлического проводника. Данная характеристика широко применяется в электронике и энергетике.

Сила тока. Амперметр — урок. Физика, 8 класс.

В процессе своего движения вдоль проводника заряженные частицы (в металлах это электроны) переносят некоторый заряд. Чем больше заряженных частиц, чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесён за одно и то же время. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 секунду, определяет силу тока в цепи.

Сила тока \(I\) — скалярная величина, равная отношению заряда \(q\), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени \(t\), в течение которого шёл ток.
I=qt, где \(I\) — сила тока, \(q\) — заряд, \(t\) — время.
Единица измерения силы тока в системе СИ — \([I]~=~1~A\) (ампер).

В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током:

при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях — отталкиваются.

За единицу силы тока \(1~A\) принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной \(1\) м, расположенные на расстоянии \(1\) м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой \(0,0000002\)H (рис. 1.).

  

Рис. 1. Определение единицы силы тока

  

Единица силы тока называется ампером (\(A\)) в честь французского учёного А.-М. Ампера (рис. 2).

 

Андре-Мари Ампер (1775 — 1836)

Рис. 2. Ампер Андре-Мари

 

А.-М. Ампер ввёл термины: электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток.

Ампер — довольно большая сила тока. Например, в электрической сети квартиры через включённую \(100\) Вт лампочку накаливания проходит ток с силой, приблизительно равной \(0,5A\). Ток в электрическом обогревателе может достигать \(10A\), а для работы карманного микрокалькулятора достаточно \(0,001A\).

Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например, миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
\(1 мA = 0,001 A\), \(1 мкA = 0,000001 A\), \(1 кA =1000 A\).
То есть \(1 A = 1000 мA\), \(1 A = 1000000 мкA\), \(1 A = 0,001 кA\).

Если электроны перемещаются в одном направлении, т.е. — от одного полюса источника тока к другому, то такой ток называют постоянным.

Переменным называется ток, сила и направление которого периодически изменяются.

В бытовых электросетях используют переменный ток напряжением \(220\) В и частотой \(50\) Гц. Это означает, что ток за \(1\) секунду \(50\) раз движется в одном направлении и \(50\) раз — в другом. У многих приборов имеется блок питания, который преобразует переменный ток в постоянный (у телевизора, компьютера и т.д.).

 

Силу тока измеряют амперметром. В электрической цепи он обозначается так:

Рис. 3. Схематичное изображение единицы силы тока

 

Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить.

Обрати внимание!

Амперметр нельзя подсоединять к источнику тока, если в цепь не подключён потребитель!

Измеряемая сила тока не должна превышать максимально допустимую силу тока для измерения амперметром. Поэтому существуют различные амперметры (рис. 4), где измерительная шкала представлена с использованием кратных и дольных единиц 1 А (миллиампер — мА, микроампер — мкА, килоампер — кА).

 

Рис. 4. Изображение миллиамперметра

 

Различают амперметры для измерения силы постоянного тока и силы переменного тока (рис. 5).

Обозначения диапазона измерения амперметров:

• «\(~\)» означает, что амперметр предназначен для измерения силы переменного тока; 
• «\(—\)» означает, что амперметр предназначен для измерения силы постоянного тока.

Можно обратить внимание на клеммы прибора. Если указана полярность («\(+\)» и «\(-\)»), то это прибор для измерения постоянного тока.

Иногда используют буквы \(AC/DC\). В переводе с английского \(AC\) (alternating current) — переменный ток, а \(DC\) (direct current) — постоянный ток.

Для измерения силы постоянного тока	Для измерения силы переменного тока

Рис. 5. Амперметры для измерения силы постоянного и переменного токов

 

Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр (рис. 6). Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.

 

Рис. 6. Изображение мультиметра

 

Включая амперметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность (рис. 7):

• провод, который идёт от положительного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «\(+\)»;

• провод, который идёт от отрицательного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «\(-\)».

Если полярность на источнике тока не указана, следует помнить, что длинная линия соответствует плюсу, а короткая — минусу.

Рис. 7. Изображение электрической схемы (постоянный ток)

 

В цепь переменного тока включается амперметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.

 

Амперметр подключается последовательно к тому прибору, на котором измеряется сила тока (рис. 7).

 

Безопасным для организма человека можно считать переменный ток силой не выше \(0,05~A\), ток силой более \(0,05\)-\(0,1~A\) опасен и может вызвать смертельный исход.

Источники:

Рис. 1. By Patrick Nordmann — http://schulphysikwiki.de/index.php/Datei:Definition_Ampere.png, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=91011035.

Рис. 2. By Ambrose Tardieu — The Dibner collection ::::::::::,,,;at the Smithsonian Institution (USA),, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6366734.

Рис. 3. Указание авторства не требуется, лицензия Pixabay, 2021-06-14, может использоваться в коммерческих целях, https://clck.ru/VVqyJ.

Рис. 4. Изображение миллиамперметра. © ЯКласс.

Рис. 5. Амперметры для измерения силы постоянного и переменного токов. © ЯКласс.

Рис. 6. Multimeter with probes on white, CC BY 2.0, 2021-06-14, https://www.flickr.com/photos/30478819@N08/50838190626/in/photostream/.

Рис. 7. Изображение электрической схемы (постоянный ток). © ЯКласс.

Как маркируется переменный ток

Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.

Как обозначаются различные токи

По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:

• Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
• Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (

) и символов АС, означающих Alternating Current.

Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.

В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.

Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.

Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.

Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.

При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.

Обозначения токов в измерительных приборах

Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.

Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.

Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.

Заряженные частицы, перемещаясь, создают такое явление, как электрический ток. Применимо к электричеству этими частицами являются электроны. Они движутся по проводнику в электрической цепи от источника, выдающего заряд, к объекту, который этот заряд потребляет. Если это движение неизменно во времени и не меняет своего направления, его называют постоянным. Если такие изменения имеют место, говорят о переменном токе.

Что такое переменный ток

В цепях постоянного электричества отрицательно заряженные частицы движутся от плюса к минусу. Если рассматривать источник тока как некоторый двухполюсник, имеющий два электрода, к которым подключается питаемая цепь, то на одном всегда будет плюс, а на другом – минус.

Переменный ток не позволяет зафиксировать такую маркировку полюсов. У двухполюсника переменного тока нельзя чётко обозначить, какой заряд присутствует на том или ином выводе. Можно рассматривать только мгновенные значения зарядов в определённый промежуток времени. Изменение полярности имеет временную зависимость. Это значит, что переменный ток меняет своё направление с течением времени.

Важно! Переменное электричество изменяется по гармоническому синусоидальному закону. Его графиком на оси координат является синусоида, в то время как график постоянного движения электронов представляет собой прямую линию, параллельную оси ОХ.

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

• тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
• гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
• атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Размещение тех или иных видов электростанций зависит от распределения по регионам сырьевых ресурсов, географического расположения рек и выбора подходящих мест для возведения АЭС.

Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.

Неравномерная плотность проживания населения на планете не позволяет максимально приблизить такие источники энергии к местам потребления. Поэтому приходится передавать производимое электричество на дальние расстояния. Так как и потребление, и получение энергии происходит в реальном режиме, созданы энергосистемы, объединяющие электростанции между собой. Кроме того, сами системы организованы в более мощные энергосистемы. Это сделано для создания резерва рабочей мощности и возможности регулировать подачу электроэнергии к потребителям в бесперебойном режиме.

Разница в часовых поясах, сезонные колебания потребления – всё это нагружает одни станции и недогружает другие. Энергосистемы позволяют станциям подпитывать друг друга в случае перегрузок.

Кроме традиционных электростанций, хорошо зарекомендовали себя альтернативные источники: ветряные генераторы и солнечные батареи. С их помощью решают задачи по обеспечению электропитанием потребителей в отдельных случаях.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

• химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
• электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Гальванические элементы (батарейки) имеют конечный срок службы. Они конструктивно изготовлены так, что после окончания реакции окисления вырабатывание электричества прекращается. Электролитические элементы (аккумуляторы) имеют периодический режим работы. После разряда их можно заряжать, подавая на их полюса ток заряда, и использовать снова.

Обозначения на схемах и в приборах

Графическое обозначение тока постоянной полярности на схемы наносится в виде знаков плюс (+) и минус (-). Источник электричества постоянной полярности имеет вид двух вертикальных чёрточек, одна из которых вдвое длиннее. Та, что короче, – это минус, длинная – плюс. Запомнить различие можно легко. Если длинную черту разделить пополам, то из неё можно сложить знак «+». На корпусах приборов, блоков питания, на гнёздах подключения разъёмов питания можно увидеть буквенное обозначение DC (direct current). Это по-английски означает «однонаправленный ток». Рядом часто наносят графическое обозначение – длинная горизонтальная линия, под ней располагается пунктирная линия, у которой длина штрихов равна длине промежутков.

Обозначение переменного тока на схемах и на приборах осуществляется в буквенном изображении AC (Alternating Current) и графическим символом – отрезком синусоиды длиной в период. Число фаз может указываться цифрой или количеством волнистых линий, если это необходимо.

Измерительные приборы и электрооборудование

Как обозначается ток на приборах, позволяющих измерять электрические характеристики? Обозначения те же самые, как и на приборах, его потребляющих. При измерении тока или напряжения прежде, чем прикасаться щупами к токоведущим частям электроустановок или открытых участков тоководов, необходимо выставить пределы измерения на приборе и род тока, которые соответствуют параметрам измеряемого участка.

Осторожно. Неправильная подготовка прибора к измерениям может вывести его из строя, привести к короткому замыканию измеряемого участка линии и поражению оператора электрическим током.

На корпуса электрооборудования, на защитные щиты и кожухи электродвигателей и генераторов наносятся опознавательные символы, информирующие о полярности, частоте, величине напряжения и других характеристиках.

Области применения DC напряжения

Постоянный ток, обозначение которого наносится на устройства, получают не только с помощью гальванических элементов. Преобразователи переменного электричества в постоянное имеют в своём составе выпрямительные устройства. Использование выпрямителей расширило область применения DC напряжения. Оно применяется в следующих сферах:

• на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
• при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
• на транспорте;
• в устройствах управления электроприводами;
• в бытовой технике и электронике.

Цепи и устройства, работающие на постоянном напряжении, не только востребованы, но и подвергаются усовершенствованию и широкому повсеместному внедрению.

Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах

Из таблички на картинке ниже видно, как обозначается Р переменного тока. Она указывается в киловаттах (кВт). Такие же обозначения присутствуют и на электрических схемах. Это номинальная мощность оборудования, при которой оно работает в штатном режиме, и её КПД соответствует заявленному.

Что означает AC и DC на панели мультиметра

На рабочей панели любого прибора DC – это обозначение постоянного напряжения. При установке переключателя на такие значки постоянного тока можно тестировать постоянные электрические величины.

Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.

Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.

Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.

Видео

Заряженные частицы, перемещаясь, создают такое явление, как электрический ток. Применимо к электричеству этими частицами являются электроны. Они движутся по проводнику в электрической цепи от источника, выдающего заряд, к объекту, который этот заряд потребляет. Если это движение неизменно во времени и не меняет своего направления, его называют постоянным. Если такие изменения имеют место, говорят о переменном токе.

Что такое переменный ток

В цепях постоянного электричества отрицательно заряженные частицы движутся от плюса к минусу. Если рассматривать источник тока как некоторый двухполюсник, имеющий два электрода, к которым подключается питаемая цепь, то на одном всегда будет плюс, а на другом – минус.

Переменный ток не позволяет зафиксировать такую маркировку полюсов. У двухполюсника переменного тока нельзя чётко обозначить, какой заряд присутствует на том или ином выводе. Можно рассматривать только мгновенные значения зарядов в определённый промежуток времени. Изменение полярности имеет временную зависимость. Это значит, что переменный ток меняет своё направление с течением времени.

Важно! Переменное электричество изменяется по гармоническому синусоидальному закону. Его графиком на оси координат является синусоида, в то время как график постоянного движения электронов представляет собой прямую линию, параллельную оси ОХ.

Источники электрической энергии

Мировое производство электроэнергии базируется на работе электростанций. Основной принцип работы станций заключается в том, что турбины установленных в них электрогенераторов вращаются с помощью других видов энергии. Они получили своё название соответственно типу используемой энергии:

• тепловые (ТЭС) – в качестве сырья используются органические виды топлива: уголь, газ, мазут и другие;
• гидроэлектростанции (ГЭС) – лопасти турбины вращает падающая вода, она же используется для охлаждения рабочих поверхностей генераторов;
• атомные станции (АЭС) – один из видов ТЭС, где для получения пара, вращающего турбину, используют тепло, выделяемое в результате ядерной реакции.

Размещение тех или иных видов электростанций зависит от распределения по регионам сырьевых ресурсов, географического расположения рек и выбора подходящих мест для возведения АЭС.

Внимание! Основную долю производства мировой электроэнергии до сих пор берут на себя ТЭС. Опасность при эксплуатации АЭС пока является сдерживающим фактором для полного перехода на этот мощный вид производства электричества.

Неравномерная плотность проживания населения на планете не позволяет максимально приблизить такие источники энергии к местам потребления. Поэтому приходится передавать производимое электричество на дальние расстояния. Так как и потребление, и получение энергии происходит в реальном режиме, созданы энергосистемы, объединяющие электростанции между собой. Кроме того, сами системы организованы в более мощные энергосистемы. Это сделано для создания резерва рабочей мощности и возможности регулировать подачу электроэнергии к потребителям в бесперебойном режиме.

Разница в часовых поясах, сезонные колебания потребления – всё это нагружает одни станции и недогружает другие. Энергосистемы позволяют станциям подпитывать друг друга в случае перегрузок.

Кроме традиционных электростанций, хорошо зарекомендовали себя альтернативные источники: ветряные генераторы и солнечные батареи. С их помощью решают задачи по обеспечению электропитанием потребителей в отдельных случаях.

Что касается источников постоянного тока, то их можно разделить на два типа:

• химические – гальванические элементы, использующие реакции окисления, и электролитические, генерирующие энергию посредством электролиза;
• электромеханические – генераторы постоянного тока, превращающие энергию вращения в её электрический вид.

Гальванические элементы (батарейки) имеют конечный срок службы. Они конструктивно изготовлены так, что после окончания реакции окисления вырабатывание электричества прекращается. Электролитические элементы (аккумуляторы) имеют периодический режим работы. После разряда их можно заряжать, подавая на их полюса ток заряда, и использовать снова.

Обозначения на схемах и в приборах

Графическое обозначение тока постоянной полярности на схемы наносится в виде знаков плюс (+) и минус (-). Источник электричества постоянной полярности имеет вид двух вертикальных чёрточек, одна из которых вдвое длиннее. Та, что короче, – это минус, длинная – плюс. Запомнить различие можно легко. Если длинную черту разделить пополам, то из неё можно сложить знак «+». На корпусах приборов, блоков питания, на гнёздах подключения разъёмов питания можно увидеть буквенное обозначение DC (direct current). Это по-английски означает «однонаправленный ток». Рядом часто наносят графическое обозначение – длинная горизонтальная линия, под ней располагается пунктирная линия, у которой длина штрихов равна длине промежутков.

Обозначение переменного тока на схемах и на приборах осуществляется в буквенном изображении AC (Alternating Current) и графическим символом – отрезком синусоиды длиной в период. Число фаз может указываться цифрой или количеством волнистых линий, если это необходимо.

Измерительные приборы и электрооборудование

Как обозначается ток на приборах, позволяющих измерять электрические характеристики? Обозначения те же самые, как и на приборах, его потребляющих. При измерении тока или напряжения прежде, чем прикасаться щупами к токоведущим частям электроустановок или открытых участков тоководов, необходимо выставить пределы измерения на приборе и род тока, которые соответствуют параметрам измеряемого участка.

Осторожно. Неправильная подготовка прибора к измерениям может вывести его из строя, привести к короткому замыканию измеряемого участка линии и поражению оператора электрическим током.

На корпуса электрооборудования, на защитные щиты и кожухи электродвигателей и генераторов наносятся опознавательные символы, информирующие о полярности, частоте, величине напряжения и других характеристиках.

Области применения DC напряжения

Постоянный ток, обозначение которого наносится на устройства, получают не только с помощью гальванических элементов. Преобразователи переменного электричества в постоянное имеют в своём составе выпрямительные устройства. Использование выпрямителей расширило область применения DC напряжения. Оно применяется в следующих сферах:

• на линиях постоянного напряжения (ЛЭП) в электросетях;
• при организации мини,- и микросетей для электропитания локальных потребителей постоянным током;
• на транспорте;
• в устройствах управления электроприводами;
• в бытовой технике и электронике.

Цепи и устройства, работающие на постоянном напряжении, не только востребованы, но и подвергаются усовершенствованию и широкому повсеместному внедрению.

Расшифровка обозначения мощности AC на схеме и корпусах

Из таблички на картинке ниже видно, как обозначается Р переменного тока. Она указывается в киловаттах (кВт). Такие же обозначения присутствуют и на электрических схемах. Это номинальная мощность оборудования, при которой оно работает в штатном режиме, и её КПД соответствует заявленному.

Что означает AC и DC на панели мультиметра

На рабочей панели любого прибора DC – это обозначение постоянного напряжения. При установке переключателя на такие значки постоянного тока можно тестировать постоянные электрические величины.

Знак AC призван обозначать пределы, в которых тестер может работать с переменными значениями электричества.

Важно! Если численный порядок измеряемой величины не известен, то необходимо устанавливать максимально высокий предел измерения, постепенно снижая его до достижения необходимой точности тестирования. Если тип тока тоже не ясен, лучше предположить, что он изменяется во времени.

Обозначение переменного тока на схемах и приборах обязательно указывает его напряжение, частоту и количество фаз. Стандарты обозначений предусматривают однозначное и понятное для специалистов символьное отображение информации.

Видео

Учебное пособие по физике: Электрический ток

Если два требования электрической цепи выполнены, заряд будет проходить через внешнюю цепь. Говорят, что есть ток — поток заряда. Использование слова current в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит в проводах — заряд движется. Однако ток — это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, , ток — это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи.Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если можно измерить количество заряда Q , проходящего через поперечное сечение провода за время t . Ток — это просто соотношение количества заряда и времени.

Текущее — это величина ставки. В физике есть несколько скоростных величин. Например, скорость — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость — это отношение изменения положения к времени.Ускорение — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение — это отношение изменения скорости к времени. А мощность — это величина скорости — скорость, с которой работа выполняется на объекте. Математически мощность — это отношение работы к времени. В каждом случае величины скорости математическое уравнение включает некоторую величину во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении для обозначения величины тока используется символ I .

Как обычно, когда количество вводится в Физическом классе, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины. Стандартная метрическая единица измерения тока — ампер . Ампер часто сокращается до Ампер и обозначается условным обозначением A . Ток в 1 ампер означает, что 1 кулон заряда проходит через поперечное сечение провода каждую 1 секунду.

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций.Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация. Нажмите кнопку Проверить ответ , чтобы убедиться, что вы правы.

Провод изолируют поперечным сечением 2 мм и определяют, что заряд 20 C может пройти через него за 40 с.	Сечение провода длиной 1 мм изолируется, и определяется, что заряд 2 Кл проходит через него за 0,5 с.
I = _____ Ампер	I = _____ Ампер

Обычное направление тока

Частицы, которые переносят заряд по проводам в цепи, являются подвижными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением проталкивания положительных испытательных зарядов. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически, носители заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах одновременно являются как положительными, так и отрицательными зарядами, движущимися в противоположных направлениях.

Бен Франклин, проводивший обширные научные исследования статического и токового электричества, считал положительные заряды носителями заряда. Таким образом, раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено в том направлении, в котором будут двигаться положительные заряды. Конвенция прижилась и используется до сих пор. Направление электрического тока условно является направлением движения положительного заряда. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.Электроны действительно будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что настоящими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это соглашение, которое используется во всем мире, и к которому студент-физик может легко привыкнуть.

Зависимость тока от скорости дрейфа

Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени.Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа количества. Скорость дрейфа означает среднее расстояние, пройденное носителем заряда за единицу времени. Как и скорость любого объекта, скорость дрейфа электрона, движущегося по проводу, представляет собой отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона через проволоку можно описать как довольно хаотический зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления электрона.Однако из-за столкновений с атомами в твердой сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад. С электрическим потенциалом, установленным на двух концах цепи, электрон продолжает движение до , перемещаясь вперед на . Прогресс всегда идет к положительному полюсу. Однако общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями состоит в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи ненормально мала. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час.Это медленно!

Тогда можно спросить: как может быть ток порядка 1 или 2 ампер в цепи, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует много-много носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи. Ток — это скорость, с которой заряд пересекает точку в цепи. Сильный ток является результатом нескольких кулонов заряда, пересекающих поперечное сечение провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, тогда не обязательно должна быть высокая скорость, чтобы иметь большой ток.То есть носители заряда не должны преодолевать большое расстояние за секунду, их просто должно быть много, проходящих через поперечное сечение. Ток не имеет отношения к тому, насколько далеко заряды перемещаются за секунду, а скорее к тому, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, мы рассмотрим типичный провод, который используется в цепях домашнего освещения — медный провод 14-го калибра. В срезе этой проволоки длиной 0,01 см (очень тонком) их будет целых 3.51 x 10 ²⁰ атом меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов одновременно будут двигаться как носители заряда. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то на тонком 0,01-сантиметровом проводе будет целых 56 кулонов заряда. При таком большом количестве подвижного заряда в таком маленьком пространстве малая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

Чтобы проиллюстрировать это различие между скоростью заноса и течением, рассмотрим аналогию с гонками.Предположим, что была очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах на очень широкой гоночной трассе. Черепахи не очень быстро двигаются — у них очень низкая скорость дрейф . Предположим, что гонка была довольно короткой — скажем, длиной 1 метр — и что значительный процент черепах достиг финишной черты в одно и то же время — через 30 минут после начала гонки. В таком случае течение будет очень большим — миллионы черепах пересекают точку за короткий промежуток времени.В этой аналогии скорость связана с тем, насколько далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток зависит от того, сколько черепах пересекли финишную черту за определенный промежуток времени.

Природа потока заряда

Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или в фонарике загорается сразу после включения переключателя? Разве не будет заметной задержки перед тем, как носитель заряда перейдет от переключателя к нити накала лампочки? Ответ — нет! и объяснение того, почему раскрывает значительную информацию о природе потока заряда в цепи.

Как было сказано выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. Как только переключатель переводится в положение на , цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем мобильным электронам в цепи, приказывая им начать марш с маршем .По получении сигнала электроны начинают двигаться по зигзагообразной траектории в обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях схемы, заставляя носители заряда повсюду двигаться в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с низкой скоростью, сигнал, который информирует о начале движения, движется со скоростью, составляющей долю от скорости света.

Электроны, которые зажигают лампочку в фонарике, не должны сначала пройти от переключателя через 10 см провода к нити накала.Скорее, электроны, которые зажигают лампочку сразу после того, как переключатель переведен в положение на , являются электронами, которые присутствуют в самой нити накала. Когда переключатель повернут, все подвижные электроны повсюду начинают движение; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее колбы. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые ответственны за зажигание лампы. Электроны движутся вместе, как вода в трубах дома.Когда кран поворачивается с на , вода в кране выходит из крана. Не нужно долго ждать, пока вода из точки входа в ваш дом переместится по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода во всем водном контуре одновременно приводится в движение.

Развиваемая здесь картина потока заряда представляет собой картину, на которой носители заряда подобны солдатам, идущим вместе, повсюду с одинаковой скоростью.Их движение начинается немедленно в ответ на установление электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или расходуются. Хотя энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или лучше сказать, что электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом не удаляются из схема. И нет места в цепи, где бы начали скапливаться или накапливаться носители заряда.Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток — скорость потока заряда — везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, идущих вместе, повсюду с одинаковой скоростью.

Проверьте свое понимание

1.Говорят, что ток существует всякий раз, когда _____.

а. провод заряжен

г. аккумулятор присутствует

г. электрические заряды несбалансированные

г. электрические заряды движутся по петле

2. У тока есть направление. По соглашению ток идет в направлении ___.

а. + заряды перемещаются

г.- электроны движутся

г. + движение электронов

3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света

г. быстрый; быстрее, чем самая быстрая машина, но далеко не скорость света

г. медленный; медленнее Майкла Джексона пробегает 220-метровую

г.очень медленно; медленнее улитки

4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

Выбор:

A. давление воды	Б. галлонов воды, стекающей с горки в минуту
С.вода	D. нижняя часть ползуна
E. водяной насос	F. верх горки

5. На схеме справа изображен токопроводящий провод. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит заряд 10 ° C.Сила тока в этом проводе ____ А.

а. 0,10	г. 0,25	г. 0,50	г. 1.0
e. 5,0	ф. 20	г. 10	ч.40
и. ни один из этих

6. Используйте диаграмму справа, чтобы заполнить следующие утверждения:

а. Ток в один ампер — это поток заряда со скоростью _______ кулонов в секунду.

г. Когда заряд 8 Кл проходит через любую точку цепи за 2 секунды, ток составляет ________ А.

г. Если через точку A (диаграмма справа) за 10 секунд расход заряда составляет 5 ° C, то ток равен _________ A.

г. Если ток в точке D равен 2,0 А, то _______ C заряда проходит через точку D за 10 секунд.

e. Если 12 ° C заряда пройдет мимо точки A за 3 секунды, то 8 C заряда пройдут мимо точки E за ________ секунд.

ф. Верно или неверно:

Ток в точке E значительно меньше тока в точке A, поскольку в лампочках расходуется заряд.

Правило правой руки для токоведущего провода

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Электрический ток | Безграничная физика

Аккумулятор

Аккумулятор — это устройство, преобразующее химическую энергию непосредственно в электрическую.

Цели обучения

Описать функции и обозначить основные компоненты батареи

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Аккумулятор накапливает электрический потенциал химической реакции. Когда он подключен к цепи, этот электрический потенциал преобразуется в кинетическую энергию по мере прохождения электронов по цепи.
• Напряжение или разность потенциалов между двумя точками определяется как изменение потенциальной энергии заряда q, перемещенного из точки 1 в точку 2, деленное на заряд.
• Напряжение батареи является синонимом ее электродвижущей силы или ЭДС. Эта сила отвечает за прохождение заряда через цепь, известную как электрический ток.

Ключевые термины

• аккумулятор : устройство, вырабатывающее электричество в результате химической реакции между двумя веществами.
• ток : временная скорость протекания электрического заряда.
• напряжение : величина электростатического потенциала между двумя точками в пространстве.

Символ батареи на принципиальной схеме : Это символ батареи на принципиальной схеме. Он возник как схематический рисунок батареи самого раннего типа — гальванической батареи. Обратите внимание на положительный катод и отрицательный анод. Эта ориентация важна при рисовании принципиальных схем, чтобы изобразить правильный поток электронов.

Аккумулятор — это устройство, преобразующее химическую энергию непосредственно в электрическую. Он состоит из ряда гальванических элементов, последовательно соединенных проводящим электролитом, содержащим анионы и катионы.Одна полуячейка включает электролит и анод или отрицательный электрод; другая полуячейка включает электролит и катод или положительный электрод. В окислительно-восстановительной реакции, которая приводит в действие аккумулятор, катионы восстанавливаются (добавляются электроны) на катоде, а анионы окисляются (электроны удаляются) на аноде. Электроды не касаются друг друга, но электрически связаны электролитом. В некоторых элементах используются два полуэлемента с разными электролитами. Разделитель между полуэлементами позволяет ионам течь, но предотвращает смешивание электролитов.

Каждая полуячейка имеет электродвижущую силу (или ЭДС), определяемую ее способностью передавать электрический ток изнутри во внешнюю часть ячейки. Чистая ЭДС клетки — это разница между ЭДС ее полуэлементов или разность восстановительных потенциалов полуреакций.

Электрическая движущая сила на выводах элемента известна как напряжение на выводах (разность) и измеряется в вольтах. Когда батарея подключена к цепи, электроны от анода проходят через цепь к катоду по прямой цепи.Напряжение батареи является синонимом ее электродвижущей силы или ЭДС. Эта сила отвечает за прохождение заряда через цепь, известную как электрический ток.

Батарея сохраняет электрический потенциал химической реакции. Когда он подключен к цепи, этот электрический потенциал преобразуется в кинетическую энергию по мере прохождения электронов по цепи. Электрический потенциал определяется как потенциальная энергия на единицу заряда ( q ). Напряжение или разность потенциалов между двумя точками определяется как изменение потенциальной энергии заряда q , перемещенного из точки 1 в точку 2, деленное на заряд.В перегруппированном виде это математическое соотношение можно описать как:

[латекс] \ Delta \ text {PE} = \ text {q} \ Delta \ text {V} [/ latex]

Напряжение — это не то же самое, что энергия. Напряжение — это энергия на единицу заряда. Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между клеммами аккумулятора), но при этом один хранит гораздо больше энергии, чем другой. Автомобильный аккумулятор может заряжаться больше, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба аккумулятора 12 В.

Идеальные и настоящие батареи : Краткое введение в идеальные и настоящие батареи для студентов, изучающих электрические схемы.

Измерения тока и напряжения в цепях

Электрический ток прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

Цели обучения

Опишите взаимосвязь между электрическим током, напряжением и сопротивлением в цепи

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Простая схема состоит из источника напряжения и резистора.
Закон
• Ома дает соотношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой схеме: I = В / R .
• Единицей измерения скорости электрического заряда в системе СИ является ампер, который равен заряду, протекающему через некоторую поверхность со скоростью один кулон в секунду.

Ключевые термины

• электрический ток : движение заряда по цепи
• Ом : в Международной системе единиц производная единица электрического сопротивления; электрическое сопротивление устройства, на котором разность потенциалов в один вольт вызывает ток в один ампер; символ: Ω
• ампер : единица электрического тока; стандартная базовая единица Международной системы единиц.Аббревиатура: amp. Символ: A.

Чтобы понять, как измерять ток и напряжение в цепи, вы также должны иметь общее представление о том, как работает схема и как связаны ее электрические измерения.

Что такое напряжение? : Это видео помогает понять концепцию напряжения.

Электрическая цепь — это тип сети с замкнутым контуром, который обеспечивает обратный путь для тока. Простая схема состоит из источника напряжения и резистора и схематически может быть представлена ​​как на рис.

Простая схема : Простая электрическая цепь, состоящая из источника напряжения и резистора

Согласно закону Ома, электрический ток I или движение заряда, протекающее через большинство веществ, прямо пропорционально приложенному к нему напряжению В . Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R . Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток.Сопротивление обратно пропорционально току. Следовательно, закон Ома можно записать так:

[латекс] \ text {I} = \ text {V} / \ text {R} [/ latex]

, где I — ток через проводник в амперах, В, — разность потенциалов, измеренная на проводнике в вольтах, а R — сопротивление проводника в омах (Ом). Более конкретно, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным, не зависящим от тока.Используя это уравнение, мы можем рассчитать ток, напряжение или сопротивление в данной цепи.

Например, если у нас есть батарея на 1,5 В, которая была подключена по замкнутой цепи к лампочке с сопротивлением 5 Ом, какой ток течет по цепи? Чтобы решить эту проблему, мы просто подставим указанные значения в закон Ома: I = 1,5 В / 5 Ом; I = 0,3 ампера. Зная ток и сопротивление, мы можем изменить уравнение закона Ома и найти напряжение В :

[латекс] \ text {V} = \ text {IR} [/ latex]

Вид под микроскопом: скорость дрейфа

Скорость дрейфа — это средняя скорость, которую достигает частица под действием электрического поля.

Цели обучения

Свяжите скорость дрейфа со скоростью свободных зарядов в проводниках

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• В проводниках существует электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в направлении, противоположном полю. Скорость дрейфа — это средняя скорость этих свободных зарядов.
• Выражение для связи между током и скоростью дрейфа можно получить, рассматривая количество свободных зарядов в отрезке провода.
• I = qnAv связывает скорость дрейфа с током, где I — ток через провод с площадью поперечного сечения A , сделанный из материала с плотностью свободного заряда n . Каждый из носителей тока имеет заряд q и движется со скоростью дрейфа v .

Ключевые термины

• скорость дрейфа : средняя скорость свободных зарядов в проводнике.

Скорость дрейфа

Известно, что электрические сигналы движутся очень быстро.Телефонные разговоры по проводам проходят на большие расстояния без заметных задержек. Свет загорается при нажатии переключателя. Большинство электрических сигналов, переносимых токами, передаются со скоростью порядка 10 ⁸ м / с, что составляет значительную часть скорости света. Интересно, что отдельные заряды, составляющие ток, в среднем движутся намного медленнее, обычно дрейфуя со скоростью порядка 10 ^-4 м / с.

Высокая скорость электрических сигналов является результатом того факта, что сила между зарядами быстро действует на расстоянии.Таким образом, когда бесплатный заряд вводится в провод, входящий заряд выталкивает другие заряды впереди себя, которые, в свою очередь, проталкивают заряды дальше по линии. Возникающая в результате электрическая ударная волна движется по системе почти со скоростью света. Если быть точным, этот быстро движущийся сигнал или ударная волна представляет собой быстро распространяющееся изменение электрического поля.

Электронов, движущихся через проводник : Когда заряженные частицы вытесняются в этот объем проводника, такое же количество быстро вынуждено покинуть его.Отталкивание между одноименными зарядами затрудняет увеличение количества зарядов в объеме. Таким образом, как только один заряд входит, другой почти сразу уходит, быстро передавая сигнал вперед.

Скорость дрейфа

Хорошие проводники имеют большое количество бесплатных зарядов. В металлах свободными зарядами являются свободные электроны. Расстояние, на которое может перемещаться отдельный электрон между столкновениями с атомами или другими электронами, довольно мало. Таким образом, пути электронов кажутся почти случайными, как движение атомов в газе.Однако в проводнике есть электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в указанном направлении (противоположном полю, поскольку они отрицательны). Скорость дрейфа v _d — это средняя скорость свободных зарядов после приложения поля. Скорость дрейфа довольно мала, так как свободных зарядов очень много. Имея оценку плотности свободных электронов в проводнике (количество электронов в единице объема), можно вычислить скорость дрейфа для заданного тока.Чем больше плотность, тем ниже скорость, необходимая для данного тока.

Скорость дрейфа : Свободные электроны, движущиеся в проводнике, совершают множество столкновений с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных зарядов называется дрейфовой скоростью и направлена ​​в направлении, противоположном электрическому полю электронов. Столкновения обычно передают энергию проводнику, требуя постоянной подачи энергии для поддержания постоянного тока.

Можно получить выражение для связи между током и скоростью дрейфа, учитывая количество свободных зарядов в отрезке провода. Количество бесплатных зарядов на единицу объема обозначается символом n и зависит от материала. Ax — это объем сегмента, поэтому количество бесплатных зарядов в нем составляет nAx . Заряд ΔQ в этом сегменте, таким образом, равен qnAx , где q — это сумма заряда на каждом носителе.(Напомним, что для электронов q составляет 1,60 × 10−19C.) Ток — это заряд, перемещаемый за единицу времени. Таким образом, если все первоначальные заряды покидают этот сегмент за время t, ток равен:

[латекс] \ text {I} = \ Delta \ text {Q} / \ Delta \ text {t} = \ text {qnAx} / \ Delta \ text {t} [/ latex]

Примечательно, что x / Δt — это величина скорости дрейфа v _d , поскольку заряды перемещаются на среднее расстояние x за время t. Перестановка членов дает: I = qnAv _d , где I — ток через провод с площадью поперечного сечения A , изготовленный из материала с плотностью свободного заряда n .Каждый из носителей тока имеет заряд q и движется со скоростью дрейфа v _d .

Плотность тока — это электрический ток на единицу площади поперечного сечения. Он имеет единицы ампер на квадратный метр.

магнитных полей — Как определить направление индуцированного тока?

Уравнение Максвелла говорит, что $$ \ operatorname {curl} \ vec E = — {\ partial \ vec B \ over \ partial t}, $$ где $ \ vec B $ — магнитное поле, а $ \ vec E $ — индуцированное электрическое поле.Ученику начальной школы это может показаться чепухой, но это означает, что «электрическое поле изгибается по часовой стрелке вокруг изменения магнитного поля»; обычно + ориентация против часовой стрелки по правилу правой руки; отрицательный знак делает это по часовой стрелке.

Хорошо, поэтому нам нужно сначала определить «магнитное поле». Один из популярных способов увидеть линии магнитного поля напрямую — посмотреть на влияние магнитов на железные опилки, которые, естественно, покажут вам некоторые «линии», когда вы поднесете магнит поблизости; посмотрите эти изображения, если вы никогда раньше не видели эффекта.Идея «магнитного поля» в основном заключается в том, что мы собираемся взять эти линии и добавить к ним идею «вперед» или «назад»: эти линии, таким образом, «выходят» из северного полюса магнита и » войдите в «Южный полюс магнита». Пожалуйста, перечитайте этот параграф , пока это условное обозначение не станет в вашей голове . Вы поймете, что это когда вы поймете, что северный полюс Земли должен быть южным полюсом какого-то большого магнита, поэтому северные полюса магнитов указывают на север: магниты обычно хотят выровняться с существующим магнитным полем, что означает магнитное поле. поле на поверхности должно быть направлено на север, что означает, что оно должно быть направлено на северный полюс Земли, что делает его южным магнитным полюсом.

Теперь вам нужно понять изменение в магнитном поле. Магнитное поле имеет как силу (насколько близко друг к другу линии поля), так и направление (направление, на которое указывают железные опилки, в сочетании с ориентацией вперед / назад, определенной выше). Если изменение увеличивает силу магнитного поля на , например, когда вы приближаетесь к стержневому магниту, мы указываем изменение в том же направлении, что и магнитное поле. Но если магнитное поле станет слабее, то изменение будет противоположным.Если направление магнитного поля изменяется, то мы должны также включить компонент, который указывает перпендикулярно исходному магнитному полю, указывая в направлении, в котором оно изменяется. Полное описание того, как это сделать, известно как «векторное исчисление», и я могу дать лишь несколько основных рекомендаций о том, как рассчитать эти «изменения» без этой структуры.

Теперь: направьте свой большой палец левой руки в направлении изменения магнитного поля: затем ваши пальцы сгибаются в направлении индуцированного электрического поля.Он идет «по часовой стрелке», когда вы смотрите на большой палец своей руки, или когда вы смотрите на изменение, указывающее на вас. Это означает, что если за этим скручиванием следует ток, он переходит в более высокое напряжение; или, если он противодействует скручиванию, он переходит на более низкое напряжение.

Это же «обратное» правило можно также сформулировать как закон Ленца . Это говорит о том, что индукция работает как инерция: изменяющиеся магнитные поля создают электрические поля, которые вызывают ток, который будет противодействовать изменению. Как вы знаете, провод также создает магнитное поле.Направление этого магнитного поля выглядит следующим образом: направьте свой большой палец правой руки в направлении тока, затем ваши пальцы сгибаются в направлении индуцированного магнитного поля. Если вы сложите руки вместе, направив большой палец левой руки вверх, чтобы указать на восходящее изменение магнитного поля, а затем приложите большой палец правой руки к указательному пальцу левой руки, вы увидите, что пальцы правой руки согнуты в ладонь напротив большого пальца левой руки.

Закон Ленца дает потрясающую интуицию.Например: основной электрический компонент, известный как индуктор , представляет собой проволочную петлю, обычно обернутую вокруг некоторого ферромагнитного материала. По закону Ленца, когда вы пытаетесь изменить ток, который проходит через него, он индуцирует напряжение, которое пытается поддерживать тот же ток, проходящий через него. Это как инерционный член, он борется с любым изменением скорости электронов. Поэтому, пытаясь нарастить ток, вы боретесь с его напряжением; когда вы пытаетесь уменьшить ток, происходит то же самое.

Электричество — Электроны vs.Обычный ток

Электричество — это форма энергии, генерируемая трением, индукцией или химическим изменением (электрохимия), а ток — это движущийся поток заряженных частиц, в основном электронов. Вопрос о том, кто (и когда) открыл электричество, остается открытым, но, похоже, это произошло примерно на 2000 лет назад. Глиняные горшки с железным прутом, окруженные медным листом, были найдены в реликвиях примерно с 27 г. до н.э. по 395 г. н.э. недалеко от Багдада, Ирак. ¹ Железный стержень в центре медного листа был цилиндрическим вверху и принял форму карандаша внизу, что свидетельствует о биметаллическом элементе защиты от коррозии и о том, что батареи были изобретены в ту эпоху. Есть предположение, что серебряные мастера Багдада использовали эти батареи для гальваники небольших изделий.

Слово электричество происходит от греческого названия янтаря «электрон». Янтарь — это смолистый минерал, который используется для изготовления украшений. В Древней Греции вполне вероятно, что волокна ткани цеплялись за янтарные украшения, и попытки стереть их оказались тщетными из-за статического электричества.В 1600 году Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus» для описания силы, которую некоторые вещества проявляют при трении друг о друга. К шестнадцатому веку было сделано много открытий в области электростатики, включая электростатический генератор.

Знаменитый полет воздушного змея Бенджамина Франклина, в котором во время грозы в 1752 году возникла искра от ключа, доказал, что молния была большой электрической искрой (дугой). Исследования гальванического электричества и электролитов были завершены на лягушачьих лапах в 1789 году Гальвани.Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции производят электричество; а в 1800 году он построил гальваническую батарею — электрическую батарею, которая вырабатывала постоянный электрический ток. В 1812 году сэр Хамфри Дэви предположил, что химические и электрические заряды идентичны, и открыл катодную защиту (CP) меди с использованием цинковых или железных анодов. В 1831 году Майкл Фарадей изобрел электрическое динамо (грубый генератор энергии), чтобы обеспечить практическое средство непрерывного производства электроэнергии.

CP можно определить как метод уменьшения коррозии металлической поверхности путем превращения этой поверхности в катод электрохимической ячейки. В 1902 г. К. Коэн добился практического КП, используя наложенный ток. Хотя Х. Гепперт установил первую систему CP на трубопроводе в Германии в 1906 году, она так и не стала популярной в этой стране. В 1928 году Р.Дж. Кун установил первый выпрямитель для подачи тока на трубопровод в Новом Орлеане, штат Луизиана, и установил первое практическое применение CP на трубопроводах, что в конечном итоге привело к созданию Национальной ассоциации инженеров по коррозии (теперь известной как NACE International) в 1943 году.

Хотя CP является общепризнанным средством борьбы с коррозией, и его основы широко понятны, использование терминов «обычный ток» и «электроны» может быть перепутано.

Обычный ток или направление электронов

Электрохимическая ячейка (коррозионная ячейка) состоит из анода и катода в электролите, соединенных металлической дорожкой (проводником) (Рисунок 1). ² Электролит состоит из молекул, состоящих из атомов. Атом состоит из нейтронов (нейтральный заряд), протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд).Ион — это атом, у которого либо больше электронов, чем протонов, и он заряжен отрицательно, либо протонов больше, чем электронов, и он заряжен положительно. Электричество в электролите возникает из-за движения ионов (Рисунок 1).

Передача электричества по металлическому проводнику происходит за счет движения отрицательно заряженных электронов. В электролите нет электронов; Передача электричества через электролит происходит из-за переноса заряда положительно заряженных ионов (катионов), движущихся от анода к катоду, в то время как отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся от катода к аноду.Направление обычного тока (I) в металлическом пути (проводнике) — это направление положительно заряженных частиц, переходящих от электроположительного потенциала к электроотрицательному (рис. 2). Похоже, это соглашение было начато с первоначального убеждения, что электричество состоит из положительно заряженных частиц, которые позже были обнаружены как отрицательно заряженные электроны. К этому времени, однако, соглашение было установлено. Направление тока определяется по полярности на вольтметре; таким образом, обычное направление тока вне батареи — от контакта вольтметра положительной клеммы к контакту отрицательной клеммы.

В электрохимической ячейке более высокий положительный потенциал представляет собой катод, поэтому обычное направление тока — от катода к аноду через проводник (металлический путь) и от анода к катоду в электролите (Рисунок 1).

Если металлы с двумя разными потенциалами электрически соединены и погружены в электролит, электроны в соединяющем металле (проводнике) будут перемещаться от металла с наибольшим электроотрицательным потенциалом к ​​металлу с наименее электроотрицательным (наиболее электроположительным).При использовании обычного направления тока считается, что ток идет от наиболее электроположительного металла к наиболее электроотрицательному металлу в соединительном проводнике или от наиболее электроотрицательного металла к наименее электроотрицательному металлу в электролите. Таблица 1 ³ показывает практическую гальваническую серию с направлением электронов и тока, если два металла соединены проводником и погружены в электролит.

Измерение тока

Ток в проводнике можно измерить по падению напряжения на калиброванном резисторе (шунте) и рассчитать по закону Ома, показанному в уравнении (1):

, где I равен току (A), V равен напряжению, а R равно сопротивлению (Ом).

Амперметр, представляющий собой вольтметр со шкалой, откалиброванной по внутреннему шунту для прямого считывания в амперах, может быть вставлен в проводящую часть цепи для непосредственного измерения тока. При вставке амперметра сопротивление внешней цепи увеличивается на сопротивление, равное сопротивлению внутреннего шунта и проводки. Это внутреннее сопротивление может варьироваться от 0,01 до 1000 Ом в зависимости от шкалы счетчика, поскольку для более низкой шкалы тока требуется шунт с более высоким сопротивлением. В CP количественное количество тока и направление измеряется на металлическом пути либо амперметром, либо милливольтметром через внешний шунт, оставленный в цепи.

Направление тока

Если направление тока невозможно легко измерить, например, при заглубленной или погруженной конструкции, это можно определить путем измерения потенциала структуры относительно электролита при приложении тока. Съемка тока на измеряемой металлической поверхности приведет к электроотрицательному увеличению потенциала структуры при приложении тока (рис. 3).

Это измерение должно быть обязательным, когда выпрямитель находится под напряжением, чтобы обеспечить правильную полярность.

Еще одним источником путаницы является направление тока при сравнении смещенного (бокового стока) потенциала структуры к электролиту с измерением потенциала, проведенным над структурой (т. Е. Терминология «структура-электролит», связанная с отрицательным значением, может вызывать недоумение). Если структура считается другим электродом, электроположительный потенциал будет указывать на то, что ток идет от структурного электрода к электроду сравнения, в то время как электроотрицательный потенциал указывает на обратное.

Если потенциал смещения структуры к электролиту (ссылка A на рисунке 4) более электроотрицательный, чем потенциал электрода, размещенного над трубой (ссылка B на рисунке 4), это означает, что структура более электроотрицательна по сравнению с смещенный электрод сравнения (Ссылка A), а не электрод сравнения над структурой (Ссылка B), и поэтому смещенный электрод сравнения (Ссылка A) является более электроположительным по сравнению с электродом сравнения над структурой (Ссылка B).Таким образом, направление тока — от ссылки A к B, и на конструкции указан ток срабатывания.

Те, кто работает в области электроники, обычно думают о направлении электронов. В CP, вместо того чтобы говорить о направлении электронов в проводнике и ионов в электролите, гораздо удобнее говорить о направлении обычного тока.

Однако важно различать, является ли направление обычным током или направлением отрицательно заряженных электронов.Непонимание направления тока может привести к ускоренной коррозии.

Сводка

• Электроны присутствуют только в металлическом проводнике и перемещаются от электроотрицательного к электроположительному потенциалу.

• Условное направление тока — от электроположительного к электроотрицательному металлу или точкам измерения.

• Захват тока на структуре приводит к электроотрицательному увеличению потенциала структуры к электролиту, когда ток проходит через структуру (защитный), в то время как токовый разряд приводит к электроположительному сдвигу потенциала (коррозионный).

• Более электроотрицательный потенциал между структурой и электролитом, измеренный относительно электрода сравнения, размещенного на одной стороне конструкции, по сравнению с электродом, размещенным над структурой, указывает на захват тока.

Список литературы

1 W. von Baekmann, W. Schwenk, W. Prinz, Справочник по защите от катодной коррозии, 3-е изд. (Хьюстон, Техас: Gulf Publishing Co., 1997).

2 CP1 — Учебное пособие по тестеру катодной защиты (Хьюстон, Техас: NACE International).

3 CP2 — Учебное пособие для техника по катодной защите (Хьюстон, Техас: NACE International).

Правосторонняя линейка

Левая ориентация показана слева, а правая — справа. Использование правой руки.

В математике и физике правило правой руки является общей мнемоникой для понимания условных обозначений для векторов в 3 измерениях.Он был изобретен для использования в электромагнетизме британским физиком Джоном Амброузом Флемингом в конце 19 века.

При выборе трех векторов, которые должны быть под прямым углом друг к другу, есть два различных решения, поэтому при выражении этой идеи в математике необходимо устранить двусмысленность того, какое решение имеется в виду.

Есть вариации мнемоники в зависимости от контекста, но все вариации связаны с одной идеей выбора соглашения.

Направление, связанное с упорядоченной парой направлений

Одна форма правила правой руки используется в ситуациях, в которых упорядоченная операция должна выполняться над двумя векторами a и b , результатом которых является вектор c перпендикулярно обоим a и b . Самый распространенный пример — векторное векторное произведение. Правило правой руки требует следующей процедуры выбора одного из двух направлений.

• Когда большой, указательный и средний пальцы расположены под прямым углом друг к другу (указательный палец направлен прямо), средний палец указывает в направлении c , когда большой палец представляет a и указательный палец представляет собой b .

Возможны другие (эквивалентные) назначения пальцев. Например, первый (указательный) палец может представлять a , первый вектор в произведении; второй (средний) палец, b , второй вектор; и большой палец, c , продукт.

Направление, связанное с вращением

Прогнозирование направления поля ( B ), учитывая, что ток I течет в направлении большого пальца.

Другая форма правила правой руки, иногда называемая правилом захвата правой рукой , используется в ситуациях, когда вектор должен быть назначен вращению тела, магнитного поля или жидкости. В качестве альтернативы, когда вращение задается вектором, и необходимо понимать, каким образом происходит вращение, применимо правило правого захвата.

Эта версия правила используется в двух дополнительных приложениях закона цепей Ампера:

1. Электрический ток проходит через соленоид, создавая магнитное поле. Когда вы обнимаете правой рукой соленоид пальцами в направлении обычного тока, ваш большой палец указывает в направлении северного магнитного полюса.
2. Электрический ток проходит по прямому проводу. Здесь большой палец указывает направление обычного тока (от положительного к отрицательному), а пальцы указывают в направлении магнитных линий потока.

Этот принцип также используется для определения направления вектора крутящего момента. Если вы захватите воображаемую ось вращения силы вращения так, чтобы ваши пальцы указывали в направлении силы, то вытянутый большой палец указывает в направлении вектора крутящего момента.

Правило захвата правой руки — это соглашение, полученное из правила правостороннего захвата векторов. При применении правила к току в прямом проводе, например, направление магнитного поля (против часовой стрелки, а не по часовой стрелке, если смотреть с кончика большого пальца) является результатом этого соглашения, а не лежащим в основе физическим явлением.

Приложения

Первая форма правила используется для определения направления перекрестного произведения двух векторов. Это приводит к широкому распространению в физике, где бы ни встречается перекрестное произведение. Список физических величин, направления которых связаны правилом правой руки, приведен ниже. (Некоторые из них только косвенно связаны с перекрестными произведениями и используют вторую форму.)

Внешние ссылки

Определение коэффициента текущей ликвидности: формула и расчет

Какой коэффициент текущей ликвидности?

Коэффициент текущей ликвидности — это коэффициент ликвидности, который измеряет способность компании выплатить краткосрочные обязательства или обязательства со сроком погашения в течение одного года.Он сообщает инвесторам и аналитикам, как компания может максимизировать оборотные активы на своем балансе, чтобы погасить текущую задолженность и прочую кредиторскую задолженность.

Коэффициент текущей ликвидности, который соответствует среднему по отрасли или немного выше, обычно считается приемлемым. Коэффициент текущей ликвидности ниже среднего по отрасли может указывать на более высокий риск бедствия или дефолта. Точно так же, если у компании очень высокий коэффициент текущей ликвидности по сравнению с аналогичной группой, это указывает на то, что руководство может использовать ее активы неэффективно.

Коэффициент текущей ликвидности называется «текущим», потому что, в отличие от некоторых других коэффициентов ликвидности, он включает все текущие активы и текущие обязательства. Коэффициент текущей ликвидности иногда называют коэффициентом оборотного капитала.

Ключевые выводы

• Коэффициент текущей ликвидности сравнивает все текущие активы компании с ее текущими обязательствами.
• Обычно они определяются как активы, которые представляют собой денежные средства или будут переведены в денежные средства в течение года или менее, и обязательства, которые будут выплачены в течение года или менее.
• Коэффициент текущей ликвидности помогает инвесторам лучше понять способность компании покрывать свой краткосрочный долг за счет текущих активов и проводить сопоставление показателей «яблоко к яблокам» со своими конкурентами и аналогами.
• Слабые стороны коэффициента текущей ликвидности включают сложность сравнения показателя по отраслевым группам, чрезмерное обобщение балансов по конкретным активам и обязательствам, а также отсутствие информации о тенденциях.

Формула и расчет для коэффициента текущей ликвидности

Для расчета коэффициента аналитики сравнивают текущие активы компании с ее текущими обязательствами.Оборотные активы, перечисленные в балансе компании, включают денежные средства, дебиторскую задолженность, товарно-материальные запасы и другие оборотные активы (ОСА), которые, как ожидается, будут ликвидированы или превращены в денежные средства менее чем за один год. Краткосрочные обязательства включают кредиторскую задолженность, заработную плату, задолженность по налогам, краткосрочную задолженность и текущую часть долгосрочной задолженности.

Текущее соотношение знак равно Текущие активы Текущие обязательства \ begin {выравнивается} & \ text {Коэффициент текущей ликвидности} = \ frac {\ text {Текущие активы}} {\ text {Текущие обязательства}} \ end {выравнивается} Коэффициент текущей ликвидности = Текущие обязательства Текущие активы

Понимание коэффициента текущей ликвидности

Коэффициент текущей ликвидности измеряет способность компании оплачивать текущие или краткосрочные обязательства (долги и кредиторская задолженность) своими текущими или краткосрочными активами, такими как денежные средства, запасы и дебиторская задолженность.

Компания с коэффициентом текущей ликвидности менее 1,0 во многих случаях не имеет в наличии капитала для выполнения своих краткосрочных обязательств, если бы все они подлежали погашению сразу, в то время как коэффициент текущей ликвидности больше единицы указывает на то, что у компании есть финансовые ресурсы. оставаться платежеспособным в краткосрочной перспективе. Однако, поскольку коэффициент текущей ликвидности в любой момент времени является всего лишь моментальным снимком, он обычно не дает полного представления о краткосрочной ликвидности или долгосрочной платежеспособности компании.

Например, компания может иметь очень высокий коэффициент текущей ликвидности, но ее дебиторская задолженность может быть очень просроченной, возможно, потому, что ее клиенты платят очень медленно, что может быть скрыто в коэффициенте текущей ликвидности.Аналитики также должны учитывать качество других активов компании по сравнению с ее обязательствами. Если запасы не могут быть проданы, коэффициент текущей ликвидности все еще может выглядеть приемлемым в какой-то момент времени, даже если компания может быть на грани дефолта.

Коэффициент текущей ликвидности менее единицы может показаться тревожным, хотя различные ситуации могут повлиять на коэффициент текущей ликвидности в солидной компании. Например, нормальный месячный цикл сборов компании и платежных процессов может привести к высокому коэффициенту текущей ликвидности по мере получения платежей, но низкому коэффициенту текущей ликвидности по мере того, как эти сборы уменьшаются.

Расчет коэффициента текущей ликвидности только в один момент времени может указывать на то, что компания не может покрыть все свои текущие долги, но это не значит, что она не сможет это сделать после получения платежей.

Кроме того, некоторые компании, особенно крупные розничные торговцы, такие как Walmart, смогли договориться со своими поставщиками об условиях оплаты, намного превышающих средние. Если розничный торговец не предлагает кредит своим клиентам, это может отображаться в его балансе как высокий баланс кредиторской задолженности по сравнению с балансом его дебиторской задолженности.Крупные розничные торговцы также могут минимизировать объем своих запасов с помощью эффективной цепочки поставок, которая заставляет их текущие активы сокращаться по сравнению с текущими обязательствами, что приводит к более низкому коэффициенту текущей ликвидности. Коэффициент текущей ликвидности Walmart в январе 2021 года составлял 0,97.

Коэффициент текущей ликвидности может быть полезным показателем краткосрочной платежеспособности компании, если его поместить в контекст того, что было исторически нормальным для компании и ее группы аналогов. Он также дает больше информации при повторном вычислении за несколько периодов.

Интерпретация коэффициента текущей ликвидности

Коэффициент ниже 1,0 указывает на то, что задолженность компании с погашением в течение года или менее превышает ее активы — денежные средства или другие краткосрочные активы, которые, как ожидается, будут конвертированы в денежные средства в течение года или менее.

Теоретически, чем выше коэффициент текущей ликвидности, тем больше у компании возможностей для погашения своих обязательств, поскольку у нее большая доля краткосрочной стоимости активов по сравнению со стоимостью ее краткосрочных обязательств. Однако, хотя высокий коэффициент, скажем, более 3, может указывать на то, что компания может трижды покрывать свои текущие обязательства, он также может указывать на то, что она неэффективно использует свои оборотные активы, не очень хорошо обеспечивает финансирование или не управляет своим оборотным капиталом. .

Изменения коэффициента текущей ликвидности с течением времени

Что делает коэффициент текущей ликвидности «хорошим» или «плохим», часто зависит от того, как он меняется. Компания, которая, кажется, имеет приемлемый коэффициент текущей ликвидности, может иметь тенденцию к ситуации, когда ей будет сложно оплачивать свои счета. И наоборот, компания, которая сейчас может показаться в затруднительном положении, могла бы добиться хорошего прогресса в направлении более здорового коэффициента текущей ликвидности.

В первом случае ожидается, что изменение коэффициента текущей ликвидности с течением времени нанесет ущерб оценке компании.Между тем, улучшение коэффициента текущей ликвидности может указывать на возможность инвестировать в недооцененные акции в разгар финансового кризиса.

Представьте себе две компании с коэффициентом текущей ликвидности 1,00 сегодня. Исходя из тенденции коэффициента текущей ликвидности в следующей таблице, какие аналитики, вероятно, будут иметь более оптимистичные ожидания?

Изображение Сабрины Цзян © Investopedia 2020

Две вещи должны быть очевидны в тенденции Horn & Co. против Claws, Inc. Во-первых, тенденция для Claws является отрицательной, что означает, что дальнейшее исследование целесообразно.Возможно, он берет на себя слишком большой долг или его остаток денежных средств истощается: любой из этих факторов может стать проблемой для платежеспособности, если он ухудшится. Тенденция для Horn & Co. является положительной, что может указывать на лучший сбор, более быструю оборачиваемость запасов или на то, что компания смогла выплатить долг.

Второй фактор заключается в том, что коэффициент текущей ликвидности Claws был более волатильным, подскочив с 1,35 до 1,05 за один год, что может указывать на повышенный операционный риск и вероятное снижение стоимости компании.

Пример использования коэффициента текущей ликвидности

Коэффициент текущей ликвидности для трех компаний — Apple, Walt Disney и Costco Wholesale — рассчитывается следующим образом на финансовый год, закончившийся 2017:

Изображение Сабрины Цзян © Investopedia 2021

На каждый доллар текущего долга у Costco Wholesale было 0,99 цента для выплаты долга на момент создания этого снимка. Аналогичным образом, оборотные активы Уолта Диснея составляли 0,81 цента на каждый доллар текущего долга. Между тем у Apple было более чем достаточно для покрытия своих текущих обязательств, если бы все они теоретически подлежали немедленному погашению и все текущие активы можно было бы превратить в наличные.

Коэффициент текущей ликвидности по сравнению с другими коэффициентами ликвидности

Другие аналогичные коэффициенты ликвидности могут использоваться для дополнения анализа коэффициента текущей ликвидности. В каждом случае различия в этих показателях могут помочь инвестору понять текущее состояние активов и пассивов компании с разных сторон, а также понять, как эти счета меняются с течением времени.

Обычно используемый коэффициент быстрой ликвидности или коэффициент быстрой ликвидности сравнивает легко ликвидируемые активы компании (включая денежные средства, дебиторскую задолженность и краткосрочные инвестиции, за исключением запасов и предоплаченных расходов) с ее текущими обязательствами.Коэффициент денежных активов, или коэффициент наличности, также аналогичен коэффициенту текущей ликвидности, но сравнивает только рыночные ценные бумаги и денежные средства компании с ее текущими обязательствами.

Наконец, коэффициент операционного денежного потока сравнивает активный денежный поток компании от операционной деятельности (CFO) с ее текущими обязательствами.

Ограничения использования коэффициента текущей ликвидности

Одно ограничение использования коэффициента текущей ликвидности возникает при использовании коэффициента для сравнения различных компаний друг с другом.Компании существенно различаются между отраслями, поэтому сравнение текущих соотношений компаний в разных отраслях может не дать продуктивного понимания.

Например, в одной отрасли может быть более типичным предоставление кредита клиентам на 90 дней или дольше, в то время как в другой отрасли более критичным является краткосрочное взыскание. По иронии судьбы отрасль, которая предоставляет больше кредитов, может на самом деле иметь более высокий коэффициент текущей ликвидности, потому что ее текущие активы будут выше.Обычно более полезно сравнивать компании в одной отрасли.

Другой недостаток использования коэффициентов тока, кратко упомянутый выше, заключается в отсутствии специфичности. В отличие от многих других коэффициентов ликвидности, он включает все текущие активы компании, даже те, которые нелегко ликвидировать. Например, представьте две компании, каждая из которых имеет коэффициент текущей ликвидности 0,80 на конец последнего квартала. На первый взгляд это может выглядеть эквивалентно, но качество и ликвидность этих активов могут сильно отличаться, как показано в следующей разбивке:

Изображение Сабрины Цзян © Investopedia 2020

В этом примере у компании A гораздо больше запасов, чем у компании B, которые будет труднее превратить в наличные в краткосрочной перспективе.Возможно, эти запасы избыточны или нежелательны, что в конечном итоге может снизить их стоимость в балансе. Компания B имеет больше денежных средств, которые являются наиболее ликвидным активом, и больше дебиторской задолженности, которую можно получить быстрее, чем ликвидировать запасы. Хотя общая стоимость оборотных активов совпадает, Компания Б находится в более ликвидной и платежеспособной позиции.

Текущие обязательства компании A и компании B также сильно различаются. У компании A больше кредиторской задолженности, а у компании B больше краткосрочных векселей к оплате.Это потребует более тщательного расследования, поскольку существует вероятность того, что кредиторская задолженность должна быть оплачена до полного остатка на счете векселей к оплате. Тем не менее, компания B имеет меньшую задолженность по заработной плате, и это обязательство, скорее всего, будет выплачено в краткосрочной перспективе.

В этом примере, хотя обе компании кажутся похожими, компания B, вероятно, находится в более ликвидном и платежеспособном положении. Инвестор может глубже изучить детали сравнения коэффициента текущей ликвидности, оценив другие коэффициенты ликвидности, которые имеют более узкую направленность, чем коэффициент текущей ликвидности.

Часто задаваемые вопросы

Каков хороший коэффициент текущей ликвидности?

То, что считается «хорошим» коэффициентом текущей ликвидности, будет зависеть от отрасли и прошлых показателей компании. Однако, как правило, коэффициент текущей ликвидности ниже 1,00 может указывать на то, что компания может испытывать трудности с выполнением своих краткосрочных обязательств, тогда как коэффициенты 1,50 или выше обычно указывают на достаточную ликвидность. Публичные компании в США сообщили о среднем коэффициенте текущей ликвидности, равном 1.69 в 2019 году.

Как рассчитывается коэффициент текущей ликвидности?

Расчет коэффициента текущей ликвидности очень прост. Для этого просто разделите текущие активы компании на ее текущие обязательства. Оборотные активы — это те, которые могут быть конвертированы в денежные средства в течение одного года, тогда как краткосрочные обязательства — это обязательства, которые, как ожидается, будут погашены в течение одного года. Примеры оборотных активов включают денежные средства, товарно-материальные запасы и дебиторскую задолженность. Примеры текущих обязательств включают кредиторскую задолженность, задолженность по заработной плате и текущую часть любых запланированных выплат процентов или основной суммы.

Что означает коэффициент текущей ликвидности 1,5?

Коэффициент текущей ликвидности 1,5 означает, что у компании есть 1,50 доллара текущих активов на каждые 1 доллар текущих обязательств. Например, предположим, что текущие активы компании состоят из 50 000 долларов наличными плюс 100 000 долларов дебиторской задолженности. Между тем его текущие обязательства состоят из кредиторской задолженности в размере 100 000 долларов. В этом сценарии у компании будет коэффициент текущей ликвидности 1,5, рассчитанный путем деления ее текущих активов (150 000 долларов США) на текущие обязательства (100 000 долларов США).

.