Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрический ток проводимости. Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называют конвекционным[3].
Различают постоянный и переменный электрические токи, а также всевозможные разновидности переменного тока. В таких понятиях часто слово «электрический» опускают.
Постоянный ток — ток, направление и величина которого не меняются во времени.
Переменный ток — электрический ток, изменяющийся во времени[9]. Под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным.
Периодический ток — электрический ток, мгновенные значения которого повторяются через равные интервалы времени в неизменной последовательности[9].
Синусоидальный ток — периодический электрический ток, являющийся синусоидальной функцией времени[9]. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону[10]. В этом случае потенциал каждого конца проводника изменяется по отношению к потенциалу другого конца проводника попеременно с положительного на отрицательный и наоборот, проходя при этом через все промежуточные потенциалы (включая и нулевой потенциал). В результате возникает ток, непрерывно изменяющий направление: при движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, именуемого амплитудным значением, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется.
Квазистационарный ток — «относительно медленно изменяющийся переменный ток, для мгновенных значений которого с достаточной точностью выполняются законы постоянных токов» (БСЭ)[11]. Этими законами являются закон Ома, правила Кирхгофа и другие. Квазистационарный ток, так же как и постоянный ток, имеет одинаковую силу тока во всех сечениях неразветвлённой цепи. При расчёте цепей квазистационарного тока из-за возникающей э. д. с. индукцииёмкости и индуктивности учитываются как сосредоточенные параметры. Квазистационарными являются обычные промышленные токи, кроме токов в линиях дальних передач, в которых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется[11]. Электромагнитные возмущения распространяются по электрической цепи со скоростью света, поэтому для периодически изменяющихся токов условие квазистационарности имеет вид: , где — характерные размеры электрической цепи, — скорость света, — период изменений. Например, ток промышленной частоты 50 Гц квазистационарен для цепей протяженностью до 100 км.[12]
Ток высокой частоты — переменный ток, (начиная с частоты приблизительно в десятки кГц), для которого становятся значимыми такие явления[13], как излучение электромагнитных волн и скин-эффект. Кроме того, если длина волны излучения переменного тока становится сравнимой с размерами элементов электрической цепи, то нарушается условие квазистационарности, что требует особых подходов к расчёту и проектированию таких цепей (см. Длинная линия, СВЧ-диапазон).
Пульсирующий ток — это периодический электрический ток, среднее значение которого за период отлично от нуля[9].
Однонаправленный ток — это электрический ток, не изменяющий своего направления[9].
Вихревые токи (токи Фуко) — «замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока»[14], поэтому вихревые токи являются индукционными токами. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи. Вихревые токи не текут по определённым путям в проводах, а замыкаясь в проводнике образуют вихреобразные контуры.
Существование вихревых токов приводит к скин-эффекту, то есть к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника. Нагрев вихревыми токами проводников приводит к потерям энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют деление магнитопроводов переменного тока на отдельные пластины, изолированные друг от друга и расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, что ограничивает возможные контуры их путей и сильно уменьшает величину этих токов. При очень высоких частотах вместо ферромагнетиков для магнитопроводов применяют магнитодиэлектрики, в которых из-за очень большого сопротивления вихревые токи практически не возникают.
Характеристики
Направление тока
Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц[2].
Дрейфовая скорость электронов
Скорость (дрейфовая) направленного движения частиц в проводниках, вызванного внешним полем, зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. За 1 секунду электроны в проводнике перемещаются за счёт упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм[6]— в 20 раз меньше скорости улитки[источник не указан 2946 дней]. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света (скорости распространения фронта электромагнитной волны). То есть то место, где электроны изменяют скорость своего движения после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространения электромагнитных колебаний.
По закону Ома сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку цепи, и обратно пропорциональна его сопротивлению:
Если на участке цепи электрический ток не постоянный, то напряжение и сила тока постоянно изменяется, при этом у обычного переменного тока средние значения напряжения и силы тока равны нулю. Однако средняя мощность выделяемого при этом тепла нулю не равна. Поэтому применяют следующие понятия:
мгновенные напряжение и сила тока, то есть действующие в данный момент времени.
амплитудные напряжение и сила тока, то есть максимальные абсолютные значения
эффективные (действующие) напряжение и сила тока определяются тепловым действием тока, то есть имеют те же значения, которые они имеют у постоянного тока с таким же тепловым эффектом[15].
Плотность тока — вектор, абсолютная величина которого равна отношению силы тока, протекающего через некоторое сечение проводника, перпендикулярное направлению тока, к площади этого сечения, а направление вектора совпадает с направлением движения положительных зарядов, образующих ток.
При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Электрическое сопротивление любого проводника состоит из двух составляющих:
активное сопротивление — сопротивление теплообразованию;
реактивное сопротивление — «сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно)» (БСЭ)[16].
Как правило, большая часть работы электрического тока выделяется в виде тепла. Мощностью тепловых потерь называется величина, равная количеству выделившегося тепла в единицу времени. Согласно закону Джоуля — Ленца мощность тепловых потерь в проводнике пропорциональна силе протекающего тока и приложенному напряжению:
Сопротивление излучению вызвано образованием электромагнитных волн вокруг проводника. Это сопротивление находится в сложной зависимости от формы и размеров проводника, от длины излучаемой волны. Для одиночного прямолинейного проводника, в котором везде ток одного направления и силы, и длина которых L значительно меньше длины излучаемой им электромагнитной волны , зависимость сопротивления от длины волны и проводника относительно проста:
Наиболее применяемому электрическому току со стандартной частотой 50 Гц соответствует волна длиной около 6 тысяч километров, именно поэтому мощность излучения обычно пренебрежительно мала по сравнению с мощностью тепловых потерь. Однако, с увеличением частоты тока длина излучаемой волны уменьшается, соответственно возрастает мощность излучения. Проводник, способный излучать заметную энергию, называется антенной.
Понятие частоты относится к переменному току, периодически изменяющему силу или направление. Сюда же относится наиболее часто применяемый ток, изменяющийся по синусоидальному закону.
Период переменного тока — наименьший промежуток времени (выраженный в секундах), через который изменения силы тока (и напряжения) повторяются[15]. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц (Гц) соответствует одному периоду в секунду.
Иногда для удобства вводят понятие тока смещения. В уравнениях Максвелла ток смещения присутствует на равных правах с током, вызванным движением зарядов. Интенсивность магнитного поля зависит от полного электрического тока, равного сумме тока проводимости и тока смещения. По определению, плотность тока смещения — векторная величина, пропорциональная скорости изменения электрического поля:
,
где — электрическая постоянная, а — диэлектрическая проницаемость. При изменении электрического поля, так же, как и при протекании тока, происходит генерация магнитного поля, что делает эти два процесса похожими друг на друга. Кроме того, изменение электрического поля обычно сопровождается переносом энергии. Например, при зарядке и разрядке конденсатора, несмотря на то, что между его обкладками не происходит движения заряженных частиц, говорят о протекании через него тока смещения, переносящего некоторую энергию и своеобразным образом замыкающего электрическую цепь. Ток смещения в конденсаторе определяется по формуле:
Ток смещения не является электрическим током, поскольку не связан с перемещением электрического заряда.
Основные типы проводников
В отличие от диэлектриков в проводниках имеются свободные носители нескомпенсированных зарядов, которые под действием силы, как правило разности электрических потенциалов, приходят в движение и создают электрический ток. Вольт-амперная характеристика (зависимость силы тока от напряжения) является важнейшей характеристикой проводника. Для металлических проводников и электролитов она имеет простейший вид: сила тока прямо пропорциональна напряжению (закон Ома).
Металлы — здесь носителями тока являются электроны проводимости, которые принято рассматривать как электронный газ, отчётливо проявляющий квантовые свойства вырожденного газа.
Плазма — ионизированный газ. Электрический заряд переносится ионами (положительными и отрицательными) и свободными электронами, которые образуются под действием излучения (ультрафиолетового, рентгеновского и других) и (или) нагревания.
Электролиты — «жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение электрического тока»[17]. Ионы образуются в процессе электролитической диссоциации. При нагревании сопротивление электролитов падает из-за увеличения числа молекул, разложившихся на ионы. В результате прохождения тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются, оседая на них. Законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, выделившегося на электродах.
Существует также электрический ток электронов в вакууме, который используется в электронно-лучевых приборах[3].
Электрические токи в природе
Атмосферное электричество — электричество, которое содержится в воздухе. Впервые показал присутствие электричества в воздухе и объяснил причину грома и молнии Бенджамин Франклин[18]. В дальнейшем было установлено, что электричество накапливается в сгущении паров в верхних слоях атмосферы, и указаны следующие законы, которым следует атмосферное электричество:
при ясном небе, так же как и при облачном, электричество атмосферы всегда положительное, если на некотором расстоянии от места наблюдения не идёт дождь, град или снег;
напряжение электричества облаков становится достаточно сильным для выделения его из окружающей среды лишь тогда, когда облачные пары сгущаются в дождевые капли, доказательством чего может служить то, что разрядов молний не бывает без дождя, снега или града в месте наблюдения, исключая возвратный удар молнии;
атмосферное электричество увеличивается по мере возрастания влажности и достигает максимума при падении дождя, града и снега;
место, где идёт дождь, является резервуаром положительного электричества, окружённым поясом отрицательного, который, в свою очередь, заключён в пояс положительного. На границах этих поясов напряжение равно нулю[19]. Движение ионов под действием сил электрического поля формирует в атмосфере вертикальный ток проводимости со средней плотностью, равной около (2÷3)·10−12 А/м².
Полный ток, текущий на всю поверхность Земли, при этом составляет приблизительно 1800 А[20].
Молния является естественным искровым электрическим разрядом. Была установлена электрическая природа полярных сияний. Огни святого Эльма — естественный коронный электрический разряд.
Биотоки — движение ионов и электронов играет весьма существенную роль во всех жизненных процессах. Создаваемый при этом биопотенциал существует как на внутриклеточном уровне, так и у отдельных частей тела и органов. Передача нервных импульсов происходит при помощи электрохимических сигналов. Некоторые животные (электрические скаты, электрический угорь) способны накапливать потенциал в несколько сот вольт и используют это для самозащиты.
Применение
При изучении электрического тока было обнаружено множество его свойств, которые позволили найти ему практическое применение в различных областях человеческой деятельности, и даже создать новые области, которые без существования электрического тока были бы невозможны. После того, как электрическому току нашли практическое применение, и по той причине, что электрический ток можно получать различными способами, в промышленной сфере возникло новое понятие — электроэнергетика.
Электрический ток используется как носитель сигналов разной сложности и видов в разных областях (телефон, радио, пульт управления, кнопка дверного замка и так далее).
В некоторых случаях появляются нежелательные электрические токи, например блуждающие токи или ток короткого замыкания.
Использование электрического тока как носителя энергии
получения механической энергии во всевозможных электродвигателях,
получения тепловой энергии в нагревательных приборах, электропечах, при электросварке,
получения световой энергии в осветительных и сигнальных приборах,
возбуждения электромагнитных колебаний высокой частоты, сверхвысокой частоты и радиоволн,
получения звука,
получения различных веществ путём электролиза, зарядка электрических аккумуляторов. Здесь электромагнитная энергия превращается в химическую,
диагностика — биотоки здоровых и больных органов различны, при этом бывает возможно определить болезнь, её причины и назначить лечение. Раздел физиологии, изучающий электрические явления в организме называется электрофизиология.
Электроэнцефалография — метод исследования функционального состояния головного мозга.
Электрокардиография — методика регистрации и исследования электрических полей при работе сердца.
Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление человека при сухой и неповрежденной коже колеблется от 3 до 100 кОм.
Ток, пропущенный через организм человека или животного, приводит к следующим воздействиям:
термическому (ожоги, нагрев и повреждение кровеносных сосудов);
электролитическому (разложение крови, нарушение физико-химического состава);
биологическому (раздражение и возбуждение тканей организма, судороги);
механическому (разрыв кровеносных сосудов под действием давления пара, полученного нагревом током крови).
Основным фактором, обуславливающим исход поражения током, является величина тока, проходящего через тело человека. По технике безопасности электрический ток классифицируется следующим образом:
безопасным считается ток, длительное прохождение которого через организм человека не причиняет ему вреда и не вызывает никаких ощущений, его величина не превышает 50 мкА (переменный ток 50 Гц) и 100 мкА постоянного тока;
минимально ощутимый человеком переменный ток составляет около 0,6—1,5 мА (переменный ток 50 Гц) и 5—7 мА постоянного тока;
пороговым неотпускающим называется минимальный ток такой силы, при которой человек уже неспособен усилием воли оторвать руки от токоведущей части. Для переменного тока это около 10—15 мА, для постоянного — 50—80 мА;
фибрилляционным порогом называется сила переменного тока (50 Гц) около 100 мА и 300 мА постоянного тока, воздействие которого дольше 0,5 с с большой вероятностью вызывает фибрилляцию сердечных мышц. Этот порог одновременно считается условно смертельным для человека.
Включает в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Правила электробезопасности регламентируются правовыми и техническими документами, нормативно-технической базой. Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование.
В России, в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей[21] и Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок[22], установлено 5 квалификационных групп по электробезопасности в зависимости от квалификации и стажа работника и напряжения электроустановок.
В России нормативными документами, регламентирующими предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электромагнитного излучения, являются:
ГОСТ 12.1.006-84 «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни»,
с 2021-03-01 действует СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»[23].
Допустимые уровни излучения различных передающих радиотехнических средств на частотах >300 МГц в санитарно-селитебной зоне в некоторых странах заметно различаются:
↑ 12Электрический ток в металлах (неопр.). — «За 1 с электроны в проводнике перемещаются за счет упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм». Дата обращения: 1 января 2012. Архивировано из оригинала 14 февраля 2012 года.
Big E LangstonBig E di bulan Maret 2015Nama lahirEttore Ewen[1]Lahir1 Maret 1986 (umur 37)[2]Tampa, Florida,Amerika Serikat[2]Alma materUniversity of IowaKarier gulat profesionalNama ringBig E[3]Big E Langston[1][4]Biggie Langston[1]Ettore Ewen[1]William Langston[1]Tinggi5 ft 11 in (1,80 m)[5]Berat285 pon (129 kg)[5]Asal dariTampa, Florida[5]Dilatih olehFlorida Champio...
Artikel ini sudah memiliki daftar referensi, bacaan terkait, atau pranala luar, tetapi sumbernya belum jelas karena belum menyertakan kutipan pada kalimat. Mohon tingkatkan kualitas artikel ini dengan memasukkan rujukan yang lebih mendetail bila perlu. (Pelajari cara dan kapan saatnya untuk menghapus pesan templat ini) Ron DeSantisNama dalam bahasa asli(en) Ron DeSantis BiografiKelahiran(en) Ronald Dion DeSantis 14 September 1978 (45 tahun)Jacksonville, Florida 46è Governor of Flo...
Rudolf von Bennigsen war ein Abgeordneter aus dem ehemaligen Königreich Hannover. Als Nationalliberaler war er grundsätzlich zur Zusammenarbeit mit Bismarck bereit. Allerdings hatte er es zunächst mit einem noch weitergehenden Antrag versucht. Die Lex Bennigsen (auch: Amendement Bennigsen) war ein Antrag im konstituierenden Reichstag des Norddeutschen Bundes. Der nationalliberale Abgeordnete Rudolf von Bennigsen brachte ihn während der Verfassungsberatungen ein. Am 22./27. März 1867 wurd...
Dalam artikel ini, nama keluarganya adalah Nga (倪). Yang Berhormat TuanNga Kor MingAML PM倪可敏Wakil Ketua Dewan RakyatMasa jabatan16 Juli 2018 – 13 Juli 2020Menjabat bersama Mohd Rashid HasnonPenguasa monarkiMuhammad V (2018–2019) Abdullah (2019–2020)Perdana MenteriMahathir Mohamad (2018–2020) Muhyiddin Yassin (2020)KetuaMohamad Ariff Md YusofPendahuluIsmail Mohamed SaidPenggantiAzalina Othman SaidDaerah pemilihanTeluk IntanAnggota Majelis Eksekutif Negara Bagia...
عصر حجري قديم وسيطمعلومات عامةالبداية 300٬000 سنة BCE النهاية 30٬000 سنة BCE التأثيراتفرع من العصر الحجري القديم عصر حجري قديم سفلي عصر حجري قديم علوي تعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات جزء من سلسلة مقالات حولالتاريخ البشريوما قبل التاريخ ↑ قبل هومينيا (بليوسين) عصر ما ق...
Ini adalah nama Batak Toba, marganya adalah Siahaan. Robert Edison SiahaanIr. Robert Edison SiahaanWali Kota Pematangsiantar ke-16Masa jabatan25 Agustus 2005 – 25 Agustus 2010PresidenSusilo Bambang YudhoyonoGubernurTengku Rizal NurdinRudolf PardedeSyamsul ArifinWakilImal Raya HarahapPendahuluMarim Purba Nabari Ginting (Pj.)PenggantiHulman Sitorus Informasi pribadiLahir29 April 1959 (umur 64)Balige, Tapanuli Utara, Sumatera UtaraAlma materInstitut Pertanian Bogor (1982)Sunt...
Novel by Nigerian writer Akwaeke Emezi The Death of Vivek Oji The Death of Vivek OjiAuthorAkwaeke EmeziCountryNigeriaLanguageEnglishGenreContemporary FictionPublisherRiverhead BooksPublication date4 August 2020Media typePrint, E-book, Audio bookPages248ISBN9780525541608Preceded byPet Followed byDear Senthuran: A Black Spirit Memoir The Death of Vivek Oji is a 2020 fiction novel by Nigerian author Akwaeke Emezi.[1][2] It was published on 4 August 2020 ...
Менгисту Хайле Мариамамх. መንግስቱ ኃይለ ማርያም 2-й Председатель ВВАС 17 — 28 ноября 1974 Предшественник Аман Микаэль Андом Преемник Тэфэри Бенти 4-й Председатель ВВАС 11 февраля 1977 — 10 сентября 1987 Предшественник Тэфэри Бенти Преемник должность упразднена 1-й Президен...
The Ghost of the GrottoOriginal cover by Carl BuettnerStory codeW OS 159-01StoryCarl BarksInkCarl BarksDateAugust 1947Pages26Layout4 rows per pageAppearancesDonald DuckHuey, Dewey and LouieFirst publicationFour Color #159 The Ghost of the Grotto is a 26-page Disney comics story written, drawn, and lettered by Carl Barks. It was first published in Donald Duck Four Color #159 (August 1947). Plot Donald Duck and his nephews have rented a boat in order to collect seaweed in the West Indies for mo...
Ferrari 553CategoryFormula OneConstructorFerrariPredecessor500Successor625/801Technical specifications[1]ChassisSingle-seater, tubular frameAxle trackFront: 1,278 mm (50.3 in) Rear: 1,250 mm (49 in)Wheelbase2,160 mm (85 in)EngineLampredi 1,984.86 cc (121.1 cu in) (1953) 2,497.56 cc (152.4 cu in) (1954) L4 naturally aspirated, front engine, longitudinally mountedTransmissionFerrari 4-speed manualWeight590 kg (1,300 l...
Oldest known crest of ancient Egyptian rulers Horus name (Serekh name) in hieroglyphs srḫserekhfacade (of the palace) Serekh of king Djet with the Horus falcon above Serekh of king Peribsen with the image of Set, the god of the desert, and a sun disc above The Horus name is the oldest known and used crest of ancient Egyptian rulers. It belongs to the great five names of an Egyptian pharaoh. However, modern Egyptologists and linguists are starting to prefer the more neutral term: the serekh ...
У этого термина существуют и другие значения, см. Ланна (значения). ланна Тип письма абугида Языки юан, лы, кхынский язык История Дата создания около 1300 Период 1300 год — настоящее время Происхождение протосинайская письменность финикийский арамейский брахми паллава ланна...
American illustrator Violet DandridgeBornSerena Katherine Dandridge(1878-03-15)March 15, 1878Shepherdstown, West Virginia, U.S.DiedNovember 7, 1956(1956-11-07) (aged 78)Towson, Baltimore County, Maryland, U.S.Other namesSerena–Katherine DandridgeOccupation(s)Scientific illustrator, naturalist, suffragistParentCaroline Dane Danske Bedinger Dandridge (mother) Violet Dandridge,[1] was the pseudonym for Serena Katherine Dandridge (1878–1956), she was an American scientific i...
1995 video gameMultimedia Celebrity PokerDeveloper(s)New World ComputingPublisher(s)New World ComputingDesigner(s)Jon Van CaneghemPlatform(s)Windows 3.xRelease1995Mode(s)Single-player Multimedia Celebrity Poker is a 1995 poker video game developed and published by New World Computing.[1] Gameplay and concept Multimedia Celebrity Poker is a simulation of the card game poker, in which the player competes with celebrities Joe Piscopo, Morgan Fairchild and Jonathan Frakes. The actors are ...
District in Tver Oblast, RussiaStaritsky District Старицкий районDistrictKaloshino FlagCoat of armsLocation of Staritsky District in Tver OblastCoordinates: 56°31′N 34°56′E / 56.517°N 34.933°E / 56.517; 34.933CountryRussiaFederal subjectTver Oblast[1]Established1929Administrative centerStaritsa[1]Area[2] • Total3,005 km2 (1,160 sq mi)Population (2010 Census)[3] • Total24,0...
This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) This article is written like a personal reflection, personal essay, or argumentative essay that states a Wikipedia editor's personal feelings or presents an original argument about a topic. Please help improve it by rewriting it in an encyclopedic style. (June 2023) (Learn how and when to remove this template message) This article may be too...