Электрический ток

Основные понятия и законы теории

Электрических цепей

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, ОПИСАНИЕ ЕЕ СОСТОЯНИЯ

Понятие электрической цепи

Электрическая цепь - это совокупность источников, приемников и преобразователей электрической энергии, связанных вместе соединительными проводами и линиями передачи электроэнергии.

Комментарий. Электрическая цепь - это техническая система. Ее основные части: 1) источники электрической энергии (например, электрические машины-генераторы, электрические батареи, аккумуляторы); 2) приемники электрической энергии (электродвигатели, осветительные и нагревательные приборы, устройства отображения информации); 3) преобразователи электрической энергии (трансформаторы, выпрямители, усилители мощности, стабилизаторы и многие другие). Дополнительными элементами цепей являются соединительные провода и линии передачи электроэнергии, а также устройства управления.

Режим работы электрической цепи (любой процесс в цепи, состояние цепи в любой момент времени) характеризуется совокупностью значений электрического тока и электрического напряжения на устройствах (элементах), образующих эту цепь.

Аксиома. Электрический ток и электрическое напряжение являются исходными, или базовыми понятиями теории электрических цепей. Этих двух переменных величин достаточно для описания любых процессов, происходящих в цепях.

Комментарий к аксиоме. Исходные понятия любой теории нельзя объяснить через другие понятия этой теории. Объяснение становится возможным в рамках более общей науки. Например, понятия электрического тока и напряжения можно объяснить в теории электромагнетизма через понятия электрического заряда, массы, расстояния и времени. В теории электрических цепей можно допустить, что ток и напряжение - это физические величины, которые в любой допустимой ситуации могут быть измерены. Единицы и способ измерения выбираются по соображениям практической целесообразности. В дальнейшем предполагается, что существуют приборы, позволяющие измерять электрические токи и напряжения в любой момент времени (амперметры и вольтметры).

Электрический ток

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов в указанном направлении. Сила электрического тока (или просто ток, как говорят специалисты) приравнивается величине электрического заряда ( ), проходящего через устройство в единицу времени ( ):

И 1.1

при постоянном токе, при переменном токе.

Предостережение 1.Электрический ток – физическое явление, и одновременно электрический ток – количественная характеристика этого явления. В конкретном тексте нетрудно определить, в каком смысле употреблен термин ток.

Предостережение 2. Последние формулы для тока не являются определением электрического тока, потому что не сформулировано определение движущегося через устройство (по проводу) заряда . Эти формулы лишь поясняют связь между током и движением зарядов, дают дополнительную характеристику процесса движения зарядов.

Единица измерения тока ампер (А) – это одна из основных единиц Международной системы единиц (SI). Ампер определяется с помощью эталона, принятого в этой системе единиц.

В теории предполагается, что токи измеряются идеальным амперметром. Этот прибор, в какую бы цепь он ни был включен, не потребляет электрической энергии, поэтому он не влияет на токи, протекавшие в цепи до его включения.

В зависимости от направления движения зарядов через амперметр он может показывать положительный или отрицательный ток. Считается, что амперметр показывает положительное значение тока, если положительные заряды движутся в направлении от зажима, помеченного плюсом, к зажиму, помеченному минусом. Если зажимы амперметра, включенного в электрическую цепь, поменять местами, то его показание изменит знак (абсолютная величина тока не изменится).

Чтобы не загромождать схемы электрических цепей, нецелесообразно рисовать в них амперметры. Эквивалентом амперметра в схеме цепи является стрелка, показывающая направление тока (предполагаемое направление движения положительных зарядов). Соответствие между маркировкой зажимов амперметра и направлением тока ( ) показано на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Стрелка тока - эквивалент амперметра

Он измеряет переменный ток в любой момент времени или среднее значение за любой промежуток времени в зависимости от того, что требуется в условии конкретной задачи.