Постоянный электрический ток (основная школа)
Постоянный электрический ток

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Такими заряженными частицами в проводниках – веществах, проводящих электрический ток, – являются электроны, а в жидкостях и газах – еще и заряженные ионы – атомы, лишенные одного или нескольких электронов (либо наоборот, имеющие лишние электроны). Чтобы создать электрический ток в проводнике, необходимо создать электрическое поле, которое поддерживается источниками электрического тока.

Чертежи, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называют электрическими схемами.

Рис. 1. Элементы электрических схем. Нажмите на элемент схемы для появления его изображения
Рис. 2. Электрический ток может оказывать тепловое, химическое и магнитное действие

Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения:

Сила тока в СИ измеряется в амперах (А), а электрический заряд – в кулонах (Кл). Сила тока измеряется амперметром.

Рис. 3. Сила тока направлена в сторону, противоположную направлению движения электронов

 

Напряжением U называется работа электрического тока по перемещению единичного электрического заряда:

Единицей напряжения является вольт (В). Напряжение на участке цепи измеряется вольтметром.

Чем больше напряжение, тем сильнее действие электрического поля на частицы и тем больше сила тока в цепи. Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов) сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению (закон Ома):

Коэффициент пропорциональности R называется электрическим сопротивлением и измеряется в омах (Ом). Причиной электрического сопротивления является наличие помех при движении зарядов по проводнику; в твердых проводниках электрическое сопротивление возникает вследствие передачи части энергии движущихся электронов ионам кристаллической решетки.

Электрическое сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:

Коэффициент пропорциональности ρ – удельное сопротивление – зависит только от вида проводника.

Общее сопротивление R последовательно соединенных проводников R1 и R2 равно сумме их сопротивлений:
R = R1 + R2.

Сила тока при последовательном соединении одинакова во всех проводниках, а напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:
U = U1 + U2.

Рис. 4. Последовательное соединение проводников

Напряжение на концах параллельно соединенных проводников одно и то же:
U = U1 = U2,
а сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках:
I = I1 + I2.

Рис. 5. Параллельное соединение проводников

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.
A = UIt.
Работа электрического тока измеряется в джоулях.

Мощность электрического тока участка цепи равна произведению напряжения на силу тока:
P = UI.

Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Количество теплоты, выделяемое проводником с сопротивлением R, по которому протекает ток силы I, равно:
Здесь t – время протекания тока. Эта формула выражает закон Джоуля – Ленца.