Главная > Схемотехника > Общая электротехника с основами электроники
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава вторая. Электрические цепи постоянного тока

2-1. Электрический ток

Свободные электроны в металлическом проводнике (проводник первого рода) при отсутствии внешнего электрического поля находятся в состоянии беспорядочного движения, и количество электричества, переносимого через какое-либо поперечное сечение проводника, в среднем равно нулю.

При наличии в проводнике электрического поля напряженностью , направленного вдоль провода, на свободные электроны действуют силы этого поля и они приобретают ускорение в направлении, противоположном направлению поля. Таким образом, на беспорядочное движение электронов накладывается равномерно ускоренное движение в указанном направлении. Ускоренное движение происходит до тех пор, пока электрон не столкнется с ионом кристаллической решетки металла провода, после чего процесс начнет повторяться.

Рис. 2-1. Ток в электролите.

Если максимальная продольная скорость движения электрона , то средняя продольная скорость его . Следовательно, при наличии в проводе продольногоэлектрического поля через любое поперечное сечение провода будет проходить определенное количество электричества. Явление движения заряженных частиц под действием электрического поля в проводнике называется электрическим током.

Проводники второго рода — электролиты, это растворы кислот, солей и щелочей.

Часть молекул электролита под действием растворителя распадается на положительные и отрицательные ионы, - которые подобно электронам в металле перемещаются по объему проводника. Молекулы водорода и металлов образуют положительные ионы, а молекулы неметаллических остатков электролитов — отрицательные ионы.

Приложим электрическое напряжение к двум электродам, погруженным в электролит (рис. 2-1). Под действием электрического поля положительные ионы будут перемещаться к отрицательному электроду (катоду), а отрицательные ионы — к аноду. Это движение положительных и отрицательных. ионов в электролите под действием электрического поля и представляет собой электрический ток. Достигнув электродов, ионы или оседают на них, или вступают с ними в химическую реакцию. Отрицательные ионы электролита отдают аноду свои электроны, которые и будут двигаться дальше по цепи.

Положительные ионы электролита соединяются со свободными электронами катода, поступающими из цепи. Таким образом, в проводах, идущих от источника питания, возникает движение свободных электронов в направлении к катоду.

Прохождение тока в электролитах связано с перемещением составных частей их вещества.

По закону Фарадея количество выделенного вещества G пропорционально количеству электричества, прошедшему через электролит, т. е.

Здесь с — коэффициент пропорциональности, называемый электрохимическим эквивалентом, равный числу килограмм вещества, выделяемого на катоде зарядом в один кулон. Для различных веществ он имеет разные значения, например, для серебра для меди .

Процесс выделения вещества из электролита называется электролизом. Он широко применяется для получения чистых металлов (медь, алюминий).

Интенсивность электрического тока характеризуется величиной, называемой силой тока.

Сила тока численно равна количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени. Ток, не изменяющийся ни по величине, ни по направлению, называют постоянным током и обозначают прописной буквой .

Если заряд Q проходит через поперечное сечение проводника за время i, то сила тока

Изменяющийся по времени ток в отличие от постоянного называют переменным током и обозначают строчной буквой i.

Единицей силы тока, в системе СИ, является ампер (А).

Сила тока равна 1 А, если через поперечное сечение проводника за 1 с проходит электрический заряд 1 Кл, т. е.

Положительным направлением тока называют направление, в котором перемещаются положительные заряды, или направление, противоположное движению электронов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление