Пример 6.2.Сколько электронов должно пройти через проводник в течение 1 с, чтобы ток в проводнике был равен 1 А? Решение 1. обозначим суммарное число электронов в проводнике буквой «n»; 2. тогда через проводник должен пройти суммарный заряд (без учета знака заряда) Q = n * 3. из формулы тока = найдем количество электронов n = = = 6,25*1018. Таким образом, для получения тока в 1 А через проводник должны пройти каждую секунду 6,25*1018 электронов. Значит, при токе 10 А число электронов в проводнике в 10 раз больше числа 6,25*1018, т.е. n' = 6,25*1019 электронов, при токе 100 А – в 100 раз больше, т.е. n'' = = 6,25*1020 электронов, и т. д.
Виды тока Существует множество разновидностей (видов) тока. Использование того или иного вида тока зависит от назначения электротехнического устройства, в котором используется данный вид тока. Например, в машинах постоянного тока и аккумуляторах используется постоянный ток (рис. 6.3, а), в машинах переменного тока и трансформаторах – переменный (рис. 6.3, б), в выпрямительных устройствах (например, в адаптерах мобильных телефонов) – пульсирующий (рис. 6.3, в), и т. п.
Рис. 6.3. Некоторые виды электрического тока: а – постоянный; б – переменный; в – пульсирующий ток
Постоянным называется электрический ток, значение которого не изменяется во времени. Переменный ток изменяется во времени как по значению (величине), так и по направлению (знаку). Пульсирующим называется ток, который во времени изменяется по значению (величине), но не изменяется по направлению (знаку). Такой ток получается в схемах выпрямления, предназначенных для преобразования переменного тока в постоянный. Для уменьшения пульсаций тока применяют разного рода электрические фильтры, преобразующие пульсирующий ток (рис. 6.3, в) в постоянный (рис. 6.3, а). Filter – в переводе с английского «войлок». В первых фильтрах, задерживающих взвешенные частицы в разного рода жидкостях, физики и алхимики, начиная со средних веков, использовали именно войлок.
Внутреннее сопротивление источника ЭДС Любой источник электроэнергии имеет внутреннее сопротивление , в котором часть электрической энергии источника превращается в тепловую. Поэтому при работе источники электроэнергии нагреваются. Значение (величина) внутреннего сопротивления источника ЭДС зависит от вида источника и его мощности. Например, внутреннее сопротивление одной банки кислотных аккумуляторов составляет = 0,003…0,005 Ом, т. е незначительно. В то же время такое же сопротивление одной банки щелочных аккумуляторов в десятки раз больше. Это означает, что при одинаковых токах щелочные аккумуляторы нагреваются гораздо сильнее кислотных. Объясняется же это тем, что количество тепла (Дж), выделяемое в сопротивлении, пропорционально значению самого сопротивления r (закон Джоуля-Ленца, более подробно см. § 6.11. Тепловое действие тока): Q = , (6.4) где I – сила тока, протекающего через сопротивление, А; r – значение сопротивления, Ом; t – время протекания тока через сопротивление, с (секунды). Другой пример, показывающий зависимость внутреннего сопротивления от мощности источника ЭДС. В генераторах постоянного тока внутреннее сопротивление (обмотки якоря генератора) тем меньше, чем больше мощность генератора. Например, у генератора номинальной мощностью 1,1 кВт сопротивление обмотки якоря = 0,1375 Ом, а у генератора номинальной мощностью 55 кВт сопротивление обмотки якоря = 0,0185 Ом, т.е. в 7,6 (0,1375/0,0185 ≈ 7,7) меньше. Такое же соотношение справедливо для генераторов переменного тока – чем крупней генератор, тем сопротивление его обмотки статора меньше.
|