В чем измеряется электрический ток
Перейти к содержимому

В чем измеряется электрический ток

  • автор:

Сила тока: что это и как её измерить

Представим обычный водопроводный кран. Открываем вентиль — бежит вода. Чем больше мы будем поворачивать ручку, тем сильнее станет напор и тем больше воды будет выливаться из крана за определённое время.

Похоже обстоит дело и с электрическим током. Только вместо крана — проводник, молекулы воды — заряженные частицы, напор — напряжение, а расход воды — сила тока.

Что такое сила тока

Сила тока (I) — это отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

Единица измерения силы тока — Ампер (A). Она названа в честь Андре-Мари Ампера — французского физика, который совершил несколько важных открытий, связанных с электричеством.

Андре-Мари Ампер

Один Ампер — это сила тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный одному Кулону, то есть заряд чуть больше, чем шести квинтиллионов (миллиард миллиардов) электронов.

Чтобы понять, Ампер — много это или мало, обратимся к фактам.

Ток силой в 0,05 Ампер вызывает неприятные ощущения, а ток в 0,1 Ампер может убить человека за несколько секунд. В светодиодных лампочках течёт ток в 0,02 Ампер, мобильный телефон при максимальной нагрузке потребляет до 0,5 Ампер, автомобильный аккумулятор способен выдавать несколько сотен Ампер, а ток в молнии достигает 200 000 Ампер.

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра.

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети.

Плавкие предохранители: новый и отработанный

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан.

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё.

Удельные электрические сопротивления некоторых веществ

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники.

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер.

Как измерить силу постоянного тока

Существует специальный прибор для измерения силы тока — амперметр. Он подключается последовательно к проводнику, в котором нужно измерить силу тока. Для этого один из концов нужного проводника отсоединяют от электрической цепи и в получившийся разрыв включают амперметр с помощью двух клемм — со знаками «+» и «−». Клемму со знаком «+» подключают к точке разрыва, которая сохранила связь с положительным полюсом источника тока.

Поскольку сила тока на всех последовательных участках цепи одинакова (он нигде не «застаивается»), амперметр можно включать как до потребителя тока, так и после.

На схемах амперметр изображается буквой «А» в круге.

Схема включения амперметра

Существует много разных видов амперметров, различающихся по принципу действия. Проще всего устроен тепловой амперметр. Между двумя зажимами натянута проволока, соединённая нитью с пружиной. Нить охватывает петлёй неподвижную ось со стрелкой. Когда к зажимам подаётся ток, он проходит через проволоку и нагревает её. Нагретая проволока становится немного длиннее, из-за этого нить сильнее оттягивается пружиной. При движении нить поворачивает ось, и стрелка на ней показывает, чему равна сила тока.

Тепловой амперметр

Современные электрики пользуются мультиметрами — приборами, которые позволяют измерить и силу тока, и напряжение, и сопротивление.

Цифровой мультиметр для измерения силы тока

Скоро перезвоним!

Или напишем на почту, если не получится дозвониться

Что такое сила тока?

Ампер или А — это международная единица измерения силы тока. Он обозначает количество электронов (иногда именуемых «электрическим зарядом»), которое проходит через определенную точку в цепи за определенное время.

Ток силой 1 ампер означает, что 1 кулон электронов — то есть 6,24 миллиарда миллиардов (6,24 x 10 18 ) электронов — проходит через одну точку в цепи за 1 секунду. Расчет аналогичен измерению расхода воды: сколько галлонов проходит через одну точку в трубе за 1 минуту (галлоны в минуту или галлон/мин).

Что такое сила тока?

Символы, используемые для обозначения ампер:

A = амперы, для большого количества тока (1,000).
мА = миллиамперы, одна тысячная ампера (0,001).
мкА = микроамперы, одна миллионная ампера (0,000001).

В таких формулах, как закон Ома, сила тока также обозначается буквой «I».

Амперы названы в честь французского математика/физика Андре-Мари Ампера (1775-1836), который доказал следующее:

  • При прохождении тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле.
  • Сила этого поля прямо пропорциональна количеству протекающего тока.

Электроны проходят через проводник (как правило, металлический провод, обычно медный), когда соблюдаются два условия электрической цепи:

  1. В цепи присутствует источник энергии (например батарея), который создает напряжение. Без напряжения электроны перемещаются в случайном порядке и достаточно равномерно по проводу, и ток не может течь. Напряжение создает давление, благодаря которому электроны движутся в одном направлении.
  2. Цепь образует замкнутый, проводящий контур, через который могут проходить электроны и который обеспечивает подачу энергии на любое устройство (нагрузку), подключенное к цепи. Цепь замыкается, когда переключатель находится во включенном или замкнутом положении (см. схему в верхней части этой страницы).

Ток, как и напряжение, может быть постоянным или переменным.

Постоянный ток (dc):

  • На цифровом мультиметре обозначается символами или .
  • Протекает только в одном направлении.
  • Обычный источник: батареи или генератор постоянного тока.

Переменный ток (ac):

  • На цифровом мультиметре обозначается символами или .
  • Протекает по синусоиде (показано ниже); меняет направление с регулярными интервалами.
  • Распространенный источник: бытовые электрические розетки, получающие питание от местной энергосети.

Большинство цифровых мультиметров может измерять постоянный и переменный ток силой не более 10 А. Более сильный ток должен быть уменьшен с помощью дополнительных токовых клещей, которые измеряют силу тока (от 0,01 А и меньше до 1000 А) путем измерения напряженности магнитного поля вокруг проводника. Это позволяет выполнять измерения, не размыкая цепь.

Любой узел (лампа, электродвигатель, нагревательный элемент), который преобразует электрическую энергию в какую-либо другую форму энергии (свет, вращательное движение, тепло), использует ток.

Когда к цепи подключается дополнительная нагрузка, цепь должна обеспечивать больше тока. Количество тока, которое может пройти через цепь, определяется сечением проводников, предохранителей и самих узлов.

Обычно измерения силы тока выполняются, чтобы узнать степень нагрузки на цепь или состояние нагрузки. Измерение силы тока — это стандартная процедура в ходе поиска и устранения неисправностей.

Ток протекает, только когда напряжение создает необходимое давление, которое приводит электроны в движение. Различные источники напряжения создают ток различной силы. Стандартные бытовые батареи (AAA, AA, C и D) имеют напряжение 1,5 В каждая, в то время как более крупные батареи способны давать больше тока.

Рекомендуемые ресурсы:

  • Внутренний вид токоизмерительных клещей с трансформатором тока (ac)
  • Проверка двигателя на наличие перегрузки
  • Лучшие приборы для электриков
  • Лучшие приборы для солнечной энергетики
  • Подберите подходящие токоизмерительные клещи Fluke

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Электрический ток

Электри́ческий ток — упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел [1] .

Носителями электрического заряда могут являться: в металлах — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определённых условиях — электроны, в полупроводниках — электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость). С точки зрения квантовой теории поля переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон [2] .

Последующее электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а посредством электромагнитного поля. Скорость распространения электромагнитного взаимодействия (поля) или скорость электромагнитного излучения достигает световых скоростей, что многократно превышает скорость движения самих носителей электрического заряда.

Иногда электрическим током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения в пространстве электрического поля [3] .

Электрический ток проявляется следующими действиями:

  • нагревание проводников (исключая сверхпроводники);
  • изменение химического состава проводников (наблюдается преимущественно в электролитах);
  • создание магнитного поля (проявляется у всех без исключения проводников) [1] .

Классификация

Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрическим током проводимости. Силой, вызывающей такое движение, является электрическое поле внутри проводника, создаваемое разностью потенциалов на концах проводника (проводящей среды). Таковым, например, является движение электронов в металлическом проводе или ионов в электролите либо в ионизированном газе.

Токи, возникающие за счёт перемещения зарядов под воздействием электрического поля в вакуумных приборах (радиолампах, электронно-лучевых трубках) или движения макроскопических заряженных тел как целого (например, заряженных капель дождя), называют конвекционными [1] [4] .

Пульсирующий ток Постоянный ток Произвольно изменяющийся переменный ток Синусоидальный переменный ток

Основные виды электрических токов (при определении видов тока слово «электрический» опускают) [1] [3] :

  • однонаправленный ток — ток, не изменяющий своего направления;
  • постоянный ток — ток, не изменяющийся по направлению и во времени. В электротехнике постоянным током также считают пульсирующий (например, выпрямленный переменный, который, строго говоря, является однонаправленным);
  • переменный ток — ток, изменяющийся во времени. Под переменным током понимают любой ток, не являющийся однонаправленным;
  • периодический ток — ток, мгновенные значения которого повторяются через равные интервалы времени в неизменной последовательности. Таковым, в частности, является переменный синусоидальный ток;
  • пульсирующий ток — периодический ток, среднее значение которого за период отлично от нуля;

В отдельном ряду можно выделить такие виды токов, как:

  • квазистационарный ток — относительно медленно изменяющийся переменный ток, для мгновенных значений которого с достаточной точностью выполняются законы постоянных токов. Условие квазистационарности для синусоидальных переменных токов сводится к малости геометрических размеров электрической цепи по сравнению с длиной волны рассматриваемого тока. Квазистационарными являются обычные промышленные токи, кроме токов в линиях дальних передач, в которых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется. Например, ток промышленной частоты 50 Гц квазистационарен для цепей протяженностью до 100 км [5] ;
  • вихревые токи (токи Фуко) — замкнутые электрические токи в массивном проводнике, возникающие при изменении пронизывающего его магнитного потока, оттого вихревые токи являются индукционными токами. Чем выше скорость изменения магнитного потока, тем сильнее вихревые токи. Вихревые токи не текут по определённым путям в проводах, а замыкаясь в проводнике образуют вихреобразные контуры [6] .

Характеристики

Электрический ток характеризуется рядом характеристик, основные из которых приведены ниже.

Направление тока

Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике, то есть ток течёт от «плюса» к «минусу». При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то принятое направление тока противоположно фактическому направлению движения заряженных частиц.

Дрейфовая скорость электронов

Схематичное изображение распространения волн электромагнитного поля

Дрейфовая скорость направленного движения частиц в проводниках, вызванного внешним полем, зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов. За 1 секунду электроны в проводнике перемещаются за счёт упорядоченного движения незначительно, менее чем на 0,1 мм.

Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости распространения электромагнитного поля, возникающего при включении электрической цепи и распространяющегося вдоль проводов со скоростью света в среде. Это поле приводит в движение свободные электрические заряды почти одновременно во всех проводниках электрической цепи.

Сила и плотность тока

Электрический ток характеризуется количественными характеристиками: скалярной силой тока и векторной плотностью тока. Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда Δ Q , прошедшего за некоторое время Δ t через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени [7] .

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (A).

По закону Ома сила тока I на участке цепи прямо пропорциональна напряжению U , приложенному к этому участку цепи, и обратно пропорциональна его сопротивлению R :

Если на участке цепи электрический ток не постоянный, то напряжение и сила тока постоянно изменяется, при этом у обычного (синусоидального) переменного тока средние значения напряжения и силы тока за период равны нулю. Однако средняя мощность выделяемого при этом тепла нулю не равна. Для уточнения 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 были бы у постоянного тока с таким же тепловым эффектом [8] .

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 [9] .

Согласно закону Ома в дифференциальной форме плотность тока в среде j → >> пропорциональна напряжённости электрического поля E → >> и проводимости среды σ :

На практике плотность тока обычно определяют как отношение силы тока к площади проводника:

где I — сила тока через поперечное сечение проводника площадью S . Единица измерения плотности тока в системе СИ — А/м 2 .

Мощность

При прохождении через проводник электрического тока 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) [10] .

Как правило, бо́льшая 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:

Мощность измеряется в ваттах (Вт).

В сплошной среде объёмная мощность потерь p определяется скалярным произведением вектора плотности тока j → >> и вектора напряжённости электрического поля E → >> в данной точке:

Объёмная мощность измеряется в ваттах на кубический метр (Вт/м 3 ).

Сопротивление излучения

Сопротивление излучения — это сопротивление, вызванное образованием электромагнитных волн вокруг проводника и обусловленное энергией, уносимой в виде радиоволн. При обычном сопротивлении «теряемая» энергия переходит в тепло, в случае излучения «потерянная» энергия уходит в окружающее пространство. Но с точки зрения теории цепей, без учета того, куда уходит энергия, общий эффект для электрической цепи один и тот же — энергия «теряется», оттого антенна представляется генератору обладающей электрическим сопротивлением [11] . Это сопротивление находится в сложной зависимости от формы и размеров проводника и от длины излучаемой волны. Для одиночного прямолинейного проводника, в котором по всей его длине ток одного направления и силы, и длина которого L значительно меньше длины излучаемой им электромагнитной волны λ , зависимость сопротивления от длины волны и длины проводника относительно проста:

Промышленному электрическому току со стандартной для России и некоторых прочих стран частоты 50 Гц соответствует волна длиной около 6.000 км, оттого мощность излучения пренебрежительно мала по сравнению с мощностью тепловых потерь. Однако, с увеличением частоты тока длина излучаемой волны уменьшается и соответственно возрастает мощность излучения. Проводник, способный излучать заметную энергию, называется антенной.

Частота

Графики токов разной частоты:
— сверху график тока низкой частоты
— снизу график тока высокой частоты

Понятие частоты относится к току, периодически изменяющему силу или направление (например, к переменному току, изменяющемуся по синусоидальному закону).

Период переменного тока — наименьший промежуток времени (выраженный в единицах времени), через который изменения силы тока и напряжения периодически повторяются [8] . Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частоты. Частота измеряется в герцах, один герц (Гц) соответствует одному периоду в секунду (с).

Ток смещения

Ток смещения в конденсаторе.
B — интеграл магнитного поля вокруг края d S поверхности S

Иногда для удобства вводят понятие тока смещения. В уравнениях Максвелла ток смещения присутствует на равных правах с током, вызванным движением зарядов [12] . Интенсивность магнитного поля зависит от полного электрического тока, равного сумме тока проводимости и тока смещения. По определению, плотность тока смещения j → D >_> — векторная величина, пропорциональная скорости изменения электрического поля E → >> :

где ε 0 > — электрическая постоянная, а ε — диэлектрическая проницаемость. При изменении электрического поля, так же, как и при протекании тока, происходит генерация магнитного поля, что делает эти два процесса схожими один с другим. Помимо этого, изменение электрического поля обычно сопровождается переносом энергии. Так, при заряде и разряде 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 I D > в конденсаторе определяется по формуле:

где Q — заряд на обкладках конденсатора, U — разность потенциалов между обкладками, C — ёмкость конденсатора.

Строго говоря, ток смещения не является электрическим током, поскольку не связан с перемещением электрического заряда между полюсами источника тока.

Механизмы протекания тока в различных средах

Основной характеристикой среды для протекания электрического тока является её способность проводить ток — проводимость.

В отличие от диэлектриков в проводниках имеются свободные носители нескомпенсированных зарядов, которые под действием разности электрических потенциалов приходят в движение и создают электрический ток. Вольт-амперная характеристика (ВАХ, 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 — 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, образующимися 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» [13] . Ионы образуются в процессе электролитической диссоциации. При нагревании проводимость электролитов растёт вследствие увеличения числа молекул, распавшихся на ионы. В результате прохождения тока через электролит ионы движутся к электродам и нейтрализуются, оседая на них. Законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, выделившегося на электродах.

Возможен также электрический ток, обусловленный движением электронов в вакууме, что используется в электронно-лучевых приборах [1] [4] . Здесь наличие тока обусловлено термоэлектронной эмиссией электронов из горячего металлического катода и притяжением их к положительно заряженному аноду.

Электрические токи в природе

Электрические токи могут протекать в проводящих материалах, газах, живых организмах и пр.

Атмосферное электричество

Начало научному изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Б. Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным М. В. Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. Две основные современные теории атмосферного электричества были созданы английским учёным Ч. Вильсоном и советским учёным Я. И. Френкелем. Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками. [14] В дальнейшем было установлено, что электричество накапливается в сгущениях паров в верхних слоях атмосферы, и указаны следующие законы, которым следует атмосферное электричество:

  • у земной поверхности существует стационарное электрическое поле, при этом атмосфера в целом заряжена положительно. Разность потенциалов между поверхностью земли и ионосферой может достигать величины 200-250 кВ;
  • проявления атмосферного электричества растут при возрастании влажности воздуха. По мере укрупнения частиц облака, увеличения его толщины, усиления осадков из него растет его электризация. В грозовых облаках увеличивается плотность объёмных зарядов;
  • электрический пробой под действием сил электрического поля воздушного промежутка между заряженным грозовым облаком и поверхностью земли либо между противоположно заряженными облаками формирует в атмосфере мощный естественный искровой разряд — молнию. Средняя вспышка молнии формирует электрический ток силой порядка 40-50 килоампер (кА).

Помимо токов проводимости, в атмосфере протекают значительные электрические диффузионные и конвективные токи. Также, была установлена электрическая природа полярных сияний [14] .

Огни святого Эльма — естественный коронный электрический разряд, когда электрическое поле вызывает ионизацию молекул воздуха, создавая слабое свечение, хорошо заметное в условиях низкой освещенности [15] .

Биоэлектрические потенциалы

Биоэлектрические потенциалы (устар. биотоки) — электрические потенциалы в телах живых организмов, играющие весьма существенную роль во всех жизненных процессах. Биопотенциалы существуют как на внутриклеточном уровне, так и на уровне отдельных частей тела и органов. Передача нервных импульсов происходит посредством электрохимических сигналов [16] . Некоторые животные (электрические скаты, электрический угорь) способны накапливать потенциал в несколько сотен вольт и используют это свойство 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 причине того, что электрический ток можно получать различными способами, в промышленной сфере возникло новое понятие — электроэнергетика [17] .

Электрический ток используется как источник вторичной энергии — энергии, получаемой человеком после преобразования первичной энергии (форма энергии в природе, которая не была подвергнута процессу искусственного преобразования и которая может быть преобразована в электрическую, тепловую, механическую, химическую) [18] и как носитель информационных сигналов разной сложности и видов.

Электрический ток как источник энергии находит ряд применений:

  • получение тепловой энергии в нагревательных приборах, электропечах, при электросварке;
  • получение световой энергии в осветительных и сигнальных приборах;
  • возбуждение электромагнитных колебаний целого спектра частот;
  • получение звука;
  • получение различных веществ путём электролиза, зарядка электрических аккумуляторов путем превращения электрической энергии в химическую;
  • создание магнитного поля (в электромагнитах).

Широкое применение электрический ток нашел в медицине:

  • Диагностика — биотоки в здоровых и больных органах отличаются, что делает возможным определить заболевание, выявить его причины и назначить лечение. Раздел физиологии, изучающий электрические явления в организме, называется электрофизиологией. Здесь можно выделить следующие виды диагностики:
    • электроэнцефалография — метод исследования функционального состояния головного мозга;
    • электрокардиография — методика регистрации и исследования электрических полей при работе сердца;
    • электрогастрография — метод исследования моторной деятельности желудка;
    • электромиография — метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах.
    • электростимуляция определённых областей головного мозга;
    • лечение болезни Паркинсона и эпилепсии, электрофорез.
    • водитель ритма, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, что показано при брадикардии и иных сердечных аритмиях.

    Безопасность

    Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление человека при сухой и неповрежденной коже у разных людей колеблется от 3 до 100 кОм, при этом сопротивление внутренних слоев тела менее одного килоома, что характерно при проведении биоимпедансометрии.

    Ток, пропущенный через организм человека или животного, приводит к следующим воздействиям:

    • термическому (нагрев и ожоги тканей, нагрев и повреждение кровеносных сосудов);
    • электролитическому (разложение крови, нарушение её физико-химического состава);
    • биологическому (раздражение и возбуждение тканей организма, судороги);
    • механическому (разрыв кровеносных сосудов под действием давления пара, вызванного нагревом крови электрическим током).

    Основным фактором, обуславливающим исход поражения током, является величина тока, проходящего через тело человека. По технике безопасности электрический ток классифицируется следующим образом [20] :

    • безопасным считается сила тока, 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 (постоянный ток);
    • сила минимально ощутимого человеком переменного тока составляет около 0,6–1,5 мА (переменный ток 50 Гц) и 5—7 мА (постоянный ток);
    • 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 постоянного тока 300 мА, воздействие которого дольше 0,5 с уже вызывает фибрилляцию сердечных мышц. Этот порог одновременно считается условно смертельным для человека.

    Правила электробезопасности регламентируются правовыми и техническими документами, нормативно-технической базой [20] . Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование.

    Примечания

    1. ↑ 1,01,11,21,31,4 Электрический ток // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [1]
    2. ↑Что такое электрический ток(неопр.) . Образовательный сайт Школа для электрика. Дата обращения: 10 января 2024.
    3. ↑ 3,03,1ГОСТ Р 52002-2003. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. Термины и определения основных понятий(неопр.) . Госстандарт России (1 июля 2003). Дата обращения: 10 января 2024.
    4. ↑ 4,04,1Электрический ток(неопр.) . Энциклопедия физики и техники. Дата обращения: 16 января 2024.
    5. ↑ Квазистационарный ток // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [2]
    6. ↑ Вихревые токи // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [3]
    7. ↑ Сила тока // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [4]
    8. ↑ 8,08,1 Переменный ток // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [5]
    9. ↑ Плотность электрического тока // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [6]
    10. ↑ Электрическое сопротивление // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [7]
    11. Michael A. Gottlieb and Rudolf Pfeiffer.Radiation Damping. Light Scattering(англ.). California Institute of Technology. Дата обращения: 11 января 2024.
    12. ↑ Ток смещения // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [8]
    13. ↑ Электролиты // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [9]
    14. ↑ 14,014,1 Атмосферное электричество // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [10]
    15. ↑ Коронный разряд // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [11]
    16. ↑ Биоэлектрические потенциалы // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [12]
    17. ↑ Электроэнергетика // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. [13]
    18. ↑Энергия в природе и ее виды // Курс лекций. — Белорусский государственный университет.
    19. ↑Электролечение(неопр.) . БУЗОО «ЦМР».Центр медицинской реабилитации. Дата обращения: 12 января 2024.
    20. ↑ 20,020,1ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ(неопр.) . Самарский государственный университет путей сообщения. Дата обращения: 12 января 2024.

    Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!

    • Знание.Вики:Готовые статьи по науке
    • Знание.Вики:Готовые статьи о технологиях
    • Все статьи
    • Электричество

    Электрический ток: определение, единицы измерения, природа возникновения

    Абрамян Евгений Павлович

    Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.

    Как образуется электрический ток?

    Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

    В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

    Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

    В каким материалах возникает ток?

    Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

    1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, – проводимость металла уменьшается.
    2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.

    Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

    Абрамян Евгений Павлович

    Абрамян Евгений Павлович
    Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
    Задать вопрос

    При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки. При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.

    Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:

    Возникновение тока в различных материалах

    От чего зависит электрический ток?

    На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:

    1. Материал проводящего вещества;
    2. Заряд и масса частиц;
    3. Величина разности потенциалов;
    4. Окружающая температура;
    5. Наличие дополнительных внешних факторов – магнитного поля, ионизирующего излучения.

    В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения

    Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам – амперметром.

    Васильев Дмитрий Петрович

    Васильев Дмитрий Петрович
    Профессор электротехники СПбГПУ
    Задать вопрос

    Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.

    Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).

    Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:

    Постоянный и переменный ток

    Электрический ток, который всегда имеет одно направление, называется постоянным. Если же периодически он устремляется в обратную сторону, а также меняет свою величину, то называется переменным.

    Абрамян Евгений Павлович

    Абрамян Евгений Павлович
    Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
    Задать вопрос

    Сети с переменным током используют для передачи энергии по проводам на значительные расстояния. Это связанно с тем, что переменный ток легко трансформируется по классам напряжения, т.е. для того чтобы передать большое количество энергии необходимо высокое напряжение и провод или кабель с небольшим сечением. Сети постоянного тока больше распространены в Европе, т.к. там нет больших расстояний как в России.

    Генерация такого тока основана на явлении электромагнитной индукции. Происходит она за счет вращения магнита вокруг катушки с замкнутым проводящим контуром. Поэтому сила переменного тока при разворачивании ее по времени представляет собой синусоиду.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *