Электрический ток

Электрический ток

[править | править код]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к навигацииПерейти к поиску

У этого термина существуют и другие значения, см. Ток.

Электри́ческий ток или электрото́к — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда^[1][2][3]. Последующее электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а посредством электромагнитного поля^[4]. Скорость распространения электромагнитного взаимодействия (поля) или скорость электромагнитного излучения достигает световых скоростей^[5], что многократно превышает скорость движения самих носителей электрического заряда^[6].

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^[7].

Иногда электрическим током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения в пространстве электрического поля^[8].

Электрический ток имеет следующие проявления:

• нагревание проводников (не происходит в сверхпроводниках);

• изменение химического состава проводников (наблюдается преимущественно в электролитах);

• создание магнитного поля (проявляется у всех без исключения проводников)^[3].

Содержание

• 1Классификация

  • 1.1Вихревые токи

• 2Характеристики

  • 2.1Направление тока

  • 2.2Дрейфовая скорость электронов

  • 2.3Сила и плотность тока

  • 2.4Мощность

  • 2.5Частота

  • 2.6Ток смещения

• 3Основные типы проводников

• 4Электрические токи в природе

• 5Применение

  • 5.1Использование электрического тока как носителя энергии

  • 5.2Использование электрического тока в медицине

• 6Безопасность

  • 6.1Поражение током

  • 6.2Воздействие излучения

• 7См. также

• 8Примечания

• 9Литература

• 10Ссылки

Классификация

[править | править код]

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. индукции ёмкости 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: τ=lc≪T , где l  — характерные размеры электрической цепи, c  — скорость света, T  — 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].