Электрический ток
Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц.
Иногда определяется как продольная волна передаваемая ионами, свободными электронами, электронными оболочками атомов или «дырками» в полупроводниках[источник?].
Величина тока характеризуется силой тока, которая в системе СИ измеряется в амперах.
Общая характеристика[править]
Скорость движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частицы, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света в данном окружении, то есть скорости распространения фронта электромагнитной волны.
Ток бывает постоянный и переменный. Постоянный ток — это ток, который имеет постоянную величину. Переменный ток периодически меняет направление своего движения по синусоиду с определенной частот, измеряемой в герцах (Гц). Переменный ток высокой частоты выдавливается на поверхность проводника (см. Скин-эффект).
Материал, в котором течет ток, называется проводником. Некоторые материалы при низких температурах переходят в состояние сверхпроводимости. В таком состоянии они не оказывают почти никакого сопротивления току, их сопротивление стремится к нулю. Во всех остальных случаях проводник оказывает сопротивление течению тока, и в результате часть энергии электрических частиц превращается в тепло. Силу тока можно вычислить по закону Ома для участка цепи и закону Ома для полной цепи.
Классификация[править]
Электрический ток делят на:
- ток проводимости — это в проводниках и полупроводниках направленное перемещение ионов, электронов или «дырок» (в полупроводниках). Частный случай тока проводимости — ток ионный — это в жидких или твердых электролитах перемещение ионов, переносящее положительный заряд.
- ток смещения — продольная волна, передаваемая электронными оболочками одних молекул электронным оболочкам других молекул. Максимальная длина электронной волны тока смещения равна удвоенному смещению (прямо пропорционально разности потенциалов) электронной оболочки молекулы. С помощью тока смещения используют диэлектрик как антенну или провод для передачи электроэнергии или информации. Ток смещения имеет практическое значение в диапазоне частот индивидуальном для каждого вещества.
- ток поляризации — продольная волна переменного или пульсирующего тока, передаваемая электронными оболочками молекул одной обкладки конденсатора к другой. Максимальная длина волны тока поляризации равна удвоенному смещению электронной оболочки молекулы одной обкладки конденсатора. С помощью тока поляризации электроэнергия или информация передается сквозь диэлектрик с гальванической развязкой входного и выходного токов. Ток поляризации обратно пропорционален толщине диэлектрика между обкладками конденсатора.
Ток поляризации прямо пропорционален:
- площади перекрытия обкладок конденсатора
- скорости нарастания тока
- частоте тока
- диэлектрической проницаемости диэлектрика между обкладками конденсатора.
Параметры[править]
- напряжение — число (в Вольтах), пропорциональное средней скорости элементарных зарядов (электроны, ионы) прошедших через единицу сечения за единицу времени.
- сила тока — число (в Амперах) пропорциональное количеству элементарных зарядов (электроны, ионы) прошедших через единицу сечения за единицу времени.
Влияние на человека и животных[править]
Ток, пропущенный через организм человека или животного, может вызвать электрические ожоги, фибрилляцию или смерть. С другой стороны, электрический ток используют в реанимации; для лечения психических заболеваний, особенно депрессии; электростимуляцию определенных областей головного мозга применяют для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и эпилепсия. Пейсмейкер, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, используют при брадикардии. В организме человека и животных ток используется для передачи нервных импульсов.
По технике безопасности, минимально ощутимый человеком ток составляет 1 мА. Опасным для жизни человека ток становится начиная с силы примерно 0,01 А. Смертельным для человека ток становится начиная с силы примерно 0,1 А. Безопасным считается напряжение менее 12 В.
Литература[править]
- Ковалёв Н. Ф., Миллер М. А. Электрический ток // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — С. 515. — 760 с. — ISBN 5-85270-101-7.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики.