Постоянный и переменный ток

Электрический ток и его параметры

Электрическим током называется явление упорядоченного (направленного) движения элементарных частиц, обладающих электрическим зарядом.

а) б)

Рисунок 1.1 – движение электрически-заряженных частиц: (а) – хаотическое, (б) – упорядоченное

Плотность тока

Электрический ток в неограниченной токопроводящей среде, характеризуется плотностью – количеством электричества (зарядом) проходящим через единицу площади за единицу времени.

где j – плотность тока, q – электрический заряд, s – площадь через которую проходит заряд, t – время.

Плотность тока может быть одинаковой в сечении изделия, что характерно для постоянного така, а может быть неравномерной – что можно наблюдать у переменного тока.

а б

Рисунок 1.2 – Плотность тока: (а) – меньшая, (б) – большая

Сила тока

В ограниченной токопроводящей среде (проводе) направленное движение частиц характеризуется силой тока. Сила тока определяется общим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника (вне зависимости от его площади) за единицу времени.

где I – сила тока, q – электрический заряд, t – время.

Носителями зарядов, обуславливающими возможность протекания тока, являются свободные электроны – отрицательно заряженные частицы. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер [A].

Рисунок 1.3 – электрический ток в проводнике

Постоянный и переменный ток

Электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению называется постоянным.

Рисунок 1.4 – зависимость силы тока от времени для постоянного тока

Электрический ток, который изменяется с течением времени по величине и (или) направлению называется переменным.

В электротехнических устройствах переменный ток, как правило, подчиняется гармоническому синусоидальному закону:

I = I_msin (ωt),

где I – мгновенное значение тока (в каждый конкретный момент времени), I_m – максимальное (амплитудное) значение тока, ω = 2πf – круговая частота, f – частота колебаний (полных циклов) тока или, другими словами, количество колебаний за единицу времени.

Частота – величина обратная периоду колебаний:

f = ,

где Т – период или время одного полного колебания (цикла).

Рисунок 1.5 – Зависимость силы переменного тока от времени

Прибор, измеряющий силу тока в электрической цепи, называется амперметром.

Амперметр включается последовательно с элементом, через который протекает измеряемый ток.

Рисунок 1.6 – Схема включения амперметра