— А вам, какие женщины нравятся? — По правде говоря, я плохо в них разбираюсь. — Да в них никто не разбирается: ни Фрейд, ни даже они сами. Это как электричество. Не обязательно в нем разбираться, чтобы трахнуло током.
Сегодня невозможно представить нашу жизнь без электрических устройств. И хотя понятия электрического тока и напряжения изучаются еще в рамках школьной программы, у многих возникает вопрос, а что же на самом деле представляет собой электрический ток и как работают всевозможные электрические устройства.
Как гласит классической определение, электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц.
Вроде все понятно, но давайте разложим по полочкам.
Итак, что такое электрические частицы? В разных веществах заряженными частицами (то есть обладающими зарядом) выступают различные элементы:
· В металлах - электроны;
· В электролитах (растворах или расплавах солей) - ионы;
· В газах - электроны или ионы;
В полупроводниках - электроны или "дырки". (Смешное название, правда? Но это так. «Дырка» — это отсутствие электрона в оболочке атома, то есть полная противоположность электрону).
Все перечисленные частицы не имеют жесткой привязки к атомам или молекулам и могут свободно перемещаться в объеме вещества. Поскольку в нормальном состоянии эти перемещения носят хаотический порядок, то внешне невозможно заметить никаких проявлений. Но стоит только сообщить веществу разность потенциалов, поместить его в электрическое или магнитное поле, как все носители электрического заряда начинаю передвижение в строгом порядке. В частности, под действием разности потенциалов, электроны или отрицательно заряженные ионы двигаются по направлению в сторону положительного потенциала, а "дырки" или положительные ионы - в сторону отрицательного. Вот этот эффект и называется направленным движением, то есть, электрическим током.
Заметьте! Основная загвоздка в определении направления движения частиц в том, что принято считать, что ток имеет направление от плюса к минусу, в то время как основной переносчик – электроны, двигаются в обратном направлении.
Какой бывает электрический ток
Различают две основные разновидности электрического тока:
· Постоянный, у которого величина и направление не меняются во времени;
· Переменный, у которого изменяются величина и направление.
Наиболее наглядно все видно из показанного ниже рисунка, где ток периодически изменяет свою полярность.
Время между одинаковыми точками на графике называется периодом колебания. На практике принято использовать обратную величину – частоту. В нашей стране используется ток с частотой 50 Гц (период 20 мс), за рубежом в некоторых странах 60 Гц (период 17 мс).
Вопрос, на котором «сыпется» большинство начинающих электриков:
· С какой частотой мерцает электрическая лампа, включенная в бытовую сеть?
Моментально следует ответ:
· Конечно, 50 Гц!
А вот и нет! Посмотрите внимательно на график. 50 Гц – это период колебаний, но в течении него имеется два максимума – положительный и отрицательный. Следовательно, лампа мигает с удвоенной частотой, то есть 100 Гц. Точно такую же пульсацию имеет переменный ток после двухполупериодного выпрямителя.
Вроде все просто, но каким считать ток от источника питания с некачественным фильтром, график которого выглядит, как показано на рисунке? Направление тока не изменяется, но его величина изменяется со временем. Это пульсирующий ток. Принято считать, что если величина переменной составляющей не превышает определенной величины, то такой ток постоянный.
Использование электрического тока
Большинство устройств основано на трех проявлениях электрического тока:
· Нагрев;
· Создание магнитного поля;
· Электрохимическое действие.
Как интуитивно понятно, нагревающее действие используется в нагревательных приборах, а также в лампах накаливания.
Электрохимическое действие используется в электролизных устройствах и при зарядке аккумуляторов.
Свойство создания магнитного поля используется в большинстве остальных устройств, из которых наиболее очевидные – электродвигатели, электромагнитные излучатели.
Обратите внимание! В большинстве устройств используется в разной мере оба первых свойства. Если в тишине включить мощную лампу накаливания, то слышен гул, который возникает в результате вибрации спирали лампы из-за электромагнитного взаимодействия между витками.
Спираль лампы накаливания