Gazmarket59.ru

Газ Маркет 59
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловое проявление электрического тока это

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Электрический ток. Сила тока»

Термин «электрический ток» и определение направления тока были введены Адре Мари Ампером в далёком 1820 году. Электрическим током он назвал упорядоченное движение заряженных частиц.

Обратите внимание на очень важное слово в этом определении: «упорядоченное». Иначе говоря, не всякое движение заряженных частиц является электрическим током. Например, вы знаете, что в металлах свободными носителями зарядов являются электроны. При нормальных условиях эти электроны участвуют в хаотическом тепловом движении. А вот для того чтобы в этом кусочке металла возник электрический ток, электроны должны начать движение в каком-то одном определённом направлении. Чтобы это произошло в проводнике необходимо создать электрическое поле. Тогда заряженные частицы под действием сил поля придут в движение в направлении действия сил, и, следовательно, в проводнике возникнет электрический ток. И он будет существовать так долго, как долго будет действовать электрическое поле на заряженные частицы.

За направление электрического тока в цепи́ принято направление, в котором движутся (или могли бы двигаться) в проводнике положительные заряды.

Как мы упоминали в начале урока, определение направления тока было предложено Андре Мари Ампером в 1820 году, когда ещё не до конца была известна природа электрического тока. Ампер, как и многие другие учёные того времени, считали, что перемещаться могут только положительные заряды. Когда же было установлено, что в большинстве случаев носителем тока являются электроны (то есть отрицательно заряженные частицы), стало понятно, что выбор был сделан неудачно. Однако к этому определению настолько привыкли, что старую договорённость менять не стали.

Движение частиц в проводнике мы, конечно же, не можем увидеть в силу их очень маленьких размеров. Но о наличии тока в проводнике мы можем судить по некоторым очень важным физическим явлениям, которые с большой пользой применяются в практической жизни. Эти явления принято называть действиями электрического тока. К числу самых очевидных принадлежат:

· магнитное действие тока.

Тепловое действие тока проявляется в том, что среда, в которой протекает ток, нагревается. Именно это действие тока человек давно и успешно использует в электрических утюгах, электрических чайниках и кофеварках, а также в обычных электролампах с металлической спиралью.

Тепловое действие тока в жидкостях можно пронаблюдать на таком опыте. Возьмём два угольных электрода и опустим их в сосуд с обычной водой. Подключив электроды к источнику тока, дающем небольшое напряжение, уже через 10—15 секунд мы заметим, как термометр начнёт фиксировать повышение температуры воды.

А проявлением теплового действия тока в газах является обычная молния.

Однако нагревание отсутствует у сверхпроводников (это такие вещества, электрическое сопротивление которых при понижении температуры до некоторой величины становится равным нулю).

Читайте так же:
Производство теплостойкого обмоточного провода

Химическое действие тока проявляется, как правило, при его протекании через растворы солей, кислот или щелочей. Например, если опустить угольные электроды, в раствор медного купороса и пустить по цепи ток, то через пару минут мы увидим хорошо заметный красный налёт на электроде, соединённом с отрицательным полюсом источника. Это — чистая медь, которая выделяется из сложного соединения.

Химическое действие ток может производить и в газах. Именно благодаря этому нидерландский физик Мартин Ван Марум открыл озон — особую форму кислорода, молекулы которого состоят из трёх атомов.

Но вот в твёрдых телах, (в которых атомы, молекулы и ионы весьма жёстко связаны друг с другом и ограничены в своих движениях), химические изменения обычно не происходят.

Единственное действие тока, которое проявляется у всех без исключения проводников — это магнитное. Открыто оно было датским физиком Хансом Эрстедом совершенно случайно.

На одной из лекций он демонстрировал студентам нагрев проволоки электричеством от вольтова столба. На демонстрационном столе в этот момент находился компас, поверх стеклянной крышки которого, проходил один из проводов цепи. Когда учёный замкнул цепь, кто-то из студентов случайно заметил, что магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону, тем самым фиксируя наличие магнитного поля.

Магнитное действие тока можно пронаблюдать и на таком опыте. Возьмём подковообразный магнит и поместим между его полюсами металлическую рамку, соединённую через ключ с источником тока. Пока цепь не замкнута рамка находится в покое. Однако если по рамке пустить ток, то она начнёт поворачиваться.

В последнее время принято выделять ещё одно действие тока — световое. В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через неё током до белого каления и излучает свет.

Но для лампы накаливания на световую энергию приходится лишь около 5 % от подведённой электроэнергии. Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в люминесцентных лампах (до 20 %) и светодиодах, где КПД доходит до 50 %.

Важнейшей характеристикой электрического тока, от которой зависит эффективность его действий, является сила тока.

Сила тока — это скалярная физическая величина, численно равная электрическому заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени:

Напомним, что обозначается сила тока большой латинской буквой I. А единицей её измерения в СИ является ампер:

Один ампер — это сила такого неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии одного метра друг от друга, вызвал бы на каждом метре проводника силу взаимодействия, равную 2 ∙ 10 –7 Н.

Напомним, что если сила тока не изменяется со временем, то ток называют постоянным.

Давайте для примера найдём силу тока в проводнике по графику зависимости перенесённого заряда от времени. А заодно определим и количество электронов, прошедших через поперечное сечение проводника за 4 с секунды?

Читайте так же:
Тепловой источник тока внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию

Теперь давайте посмотрим, зависит ли сила тока от скорости упорядоченного движения свободных зарядов. Для этого предположим, что у нас есть цилиндрический проводник, площадь поперечного сечения которого равна S. Выделим в этом проводнике небольшой участок, длиной Δl. В выделенном объёме содержится nSΔl частиц, где п — это концентрация носителей тока.

Пусть заряд каждой частицы равен q. Тогда общий заряд всех частиц в выбранном объёме будет определяться выражением, которые вы сейчас видите на экране:

Δq = qnSΔl.

Теперь предположим, что средняя скорость упорядоченного движения свободных зарядов равна υ. Тогда, за промежуток времени t = Δl/υ все частицы, заключённые в рассматриваемом объёме, пройдут через сечение 2. Как мы знаем, сила тока численно равна электрическому заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени:

Подставим в это уравнение выражения для общего заряда всех частиц в выбранном объёме и выражение для промежутка времени.

Сила тока в проводнике зависит от заряда, переносимого одной частицей, их концентрации, средней скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.

Обратим ваше внимание на то, что скорость направленного движения свободных зарядов очень и очень мала. Для примера, давайте с вами определим среднюю скорость упорядоченного движения свободных электронов в медном проводнике сечением 1 мм 2 , если сила тока в нём равна 1 А. Будем считать, что степень окисления меди равна +2.

Как видим, средняя скорость упорядоченного движения свободных носителей зарядов очень мала. Поэтому запомните: скорость распространения тока и скорость направленного движения свободных зарядов — это не одно и то же. Когда говорят о скорости протекания тока в проводнике, то имеют в виду скорость распространения электрического поля внутри проводника. А оно, как известно, распространяется со скоростью света.

Электрический ожог: причины

Когда электрический ток проходит через тело человека, он создает электрическую «петлю». Когда человек соприкасается с оголенным проводником, цепь тока замыкается, вызывая опухоли, травмы в точках радиального выхода и входа. Также существует риск травмирования головного мозга и внутренних тканей организма.

Замкнутый цикл наиболее опасен. Это состояние, при котором электричество проходит через ноги или руки. Вторая по опасности — нижняя петля, где ток проходит через ступни.

Имеется несколько основных причин получения электрического ожога. О них нужно знать и избегать:

  1. Касание оголенных проводов в вашем доме или офисе.
  2. Касание электрических устройств оголенным проводом.
  3. Старая проводка без надлежащей изоляции.
  4. Касание высоковольтных линий.
  5. Удар грома.
  6. Неправильное подключение к розетке.


Прикосновение к оголенным проводам — ​​одна из основных причин электрических ожогов.

В случае поражения электрическим током с образованием красного ожога человек испытывает сильную боль во всем теле. Впоследствии дыхание может остановиться, частота сердечных сокращений остановится или станет значительно медленнее.

Читайте так же:
Кратность тока короткого замыкания теплового расцепителя

При промышленном, бытовом использовании сохраняется вероятность опасного действия электротока. Это тепловые проявления, искрения.

При некоторых условиях такие изменения приводят к началу возгорания. Причины возникновения пожаров от электрического тока классифицированы, определены их предпосылки и условия возникновения.

Опасность короткого замыкания

Повреждение изоляции силового кабеля, проводки провоцируют короткое замыкание.

Оно возникает по нескольким причинам:

  1. длительная эксплуатация электрооборудования без проверки его безопасности;
  2. физическое старение проводки;
  3. неправильный выбор сечения провода при монтаже;
  4. ошибки в соединении проводов;
  5. механическое нарушение изоляции.

При любом повреждении изоляционных материалов кабеля начинает происходить утечка электротока, внутри системы появляются токи короткого замыкания.

Процесс может завершиться аварийно – мощным формированием искр, пламени в месте повреждения изоляции. При наличии рядом горючих, легковоспламеняющихся веществ чрезвычайно высока опасность возгорания.

Возникновение электрической дуги

При эксплуатации электрооборудования возможно формирование электрической дуги. Это явление имеет полезные свойства – используется при выплавке сплавов, выполнении электросварки металлов.

Если электрическая дуга появляется в устройствах электроснабжения – бытовых или промышленных, возникает серьезная опасность поражения током, возникновения пожара.

Для обозначения проблемы используют понятие «вспышка» дуги. Она возникает между двумя электродами при размыкании контактов.

Электрический разряд передается в окружающую среду – воздух, масло, используемое для трансформаторов, вакуум.

Разряд описывают как взрыв, он сопровождается громким, резким звуком, выделением тепла, прохождением в стволе дуги большого тока.

Увеличение переходного сопротивления

В местах соединения проводов, крепления их к контактным элементам или токоприёмникам приборов может произойти рост переходного сопротивления.

Проблема возникает, если мастер допустил ошибки при монтаже проводки или электроприборов:

  • заменил пайку, опрессовку, сварку проводов на скрутки;
  • не выполнил установку специальных наконечников, зажимов для проводов в месте соединения с электроприборами;
  • допустил уменьшение контакта в рубильниках, розетках, выключателях (эффект «недовключения»);
  • использовал кислоту при выполнении пайки электропроводов.

Рост переходного сопротивления провоцирует короткое замыкание, которое может привести к пожару.

Перегрузка электроцепей

К пожароопасным явлениям относится перегрузка цепей питания. Она происходит из-за неправильной, аварийной работы электроустановок, которая сопровождается повышением токовых нагрузок до предельно допустимых.

Такое явление вызывают:

  1. перенапряжение в электросети;
  2. наличие неполного короткого замыкания в системе;
  3. заниженная к требуемой мощность двигателя, используемого в электроустановке;
  4. неправильная работа механизма, запускаемого электродвигателем;
  5. заедание вала электродвигателя;
  6. аварийная работа трехфазного двигателя на двух фазах.

Пожарная опасность из-за перегрузки цепей питания увеличивается, когда выполняется увеличение мощности электропотребления сверх произведенных расчетов.

Перенапряжение сети

Электрические причины пожаров связаны с перенапряжением электросети или скачкообразным повышением напряжения внутри сети. Длится оно очень непродолжительное время – менее секунды, но приводит к выходу из строя оборудования, провоцирует возгорания.

Сетевое перенапряжение вызывают короткие замыкания, оно наблюдается при возникновении высокого напряжения в низковольтных сетях, при грозовых ударах, попадающих в электроустановки.

Перенапряжение сети опасно ростом токовой нагрузки в части электросети. Оно провоцирует короткие замыкания, аварийную работу ламп накаливания, значительное увеличение теплоотдачи от электроприборов. Увеличивается вероятность выхода из строя дорогостоящих электроприборов, оборудования.

Читайте так же:
Определить тепловую мощность медного провода

Искрение

Часто возникает пожароопасное искрение в электроустановках. Оно происходит при аварийных ситуациях, наблюдается и при нормальной работе оборудования.

Искры образуются после включения-выключения рубильников, выключателей, в месте неправильного соединения проводов, их некачественной изоляции. Когда начинается искрение, происходит значительное увеличение температуры.

Такого изменения достаточно для возникновения пожара. Его вероятность увеличивает наличие легковоспламеняющихся предметов, которые находятся о области распространения искр – дерева, бумаги, пластика, горючих жидкостей или масел.

Другие электротехнические причины пожаров

Существуют случаи возникновения пожаров, связанные с состояние электропроводки, бытовых или промышленных электрических приборов.

В список входят:

  • попадание электротока на металлические конструкции сооружений или зданий из-за их соприкосновения с проводами, находящимися под напряжением;
  • тепловое воздействие электроприборов;
  • аварийная работа ламп накаливания;
  • неправильная эксплуатация люминесцентных светильников.

Заключение

Причины пожаров электрического характера связаны с несправным состоянием электропроводки, электрооборудования, его неправильной эксплуатацией.

Чтобы не допустить возгорания, следует проводить ремонт электропроводки, розеток, выключателей, использовать только исправные приборы.

Размещать оборудование запрещено рядом с легковоспламеняющимися предметами, поверхностями, веществами. В помещениях должны иметься первичные средства пожаротушения.

Видео: Плохой контакт — причина пожаров.

Условия для возникновения электрического тока

От какого слова образуется слово «ток». Я думаю, от слова поТОК. Поток воды, поток энергии, поток света и тд, а поток электронов в проводке называется просто «электрическим током». Значит, заставляя «течь» электроны, мы тем самым создаем электрический ток!

Теперь снова надуйте свои пухленькие щечки и пытайтесь создать внутри полости рта очень высокое давление. Что у нас произойдет? Ваши губки не выдержат и поток воздуха устремится изо рта в окружающее пространство. То есть вы создали в полости рта высокое давление, которое устремилось в область низкого давления, то есть наружу. Почти схожим образом вы создаете «ветер» из пукана, напрягая свой животик :-).

Ладно, давайте обобщим, все что мы тут пописали. ЭДС создает движение электронов по проводку. Для того, чтобы было движение, электроны должны куда-то направляться, желательно обратно к ЭДС источнику. В идеале, должно быть как-то так:

Как вы видите, труба у нас выходит из насосной станции и входит в насосную станцию. То есть контур трубы получается замкнутым. Пока работает насосная станция, у нас есть движуха воды. Как только насосная станция сломается, то движение воды прекратится. Также немаловажно чтобы труба не была тонкая в диаметре, иначе ее порвет, если насосная станция будет большой мощности.

Итак, какие условия должны соблюдаться, чтобы у нас получился нескончаемый поток овец?

  • у нас должно быть много свободных овец
  • мы должны направить этих свободных овец в одну сторону, то есть должны их как-то заманить.
  • сделать так, чтобы поток овец и гектары капусты никогда не заканчивались

Если перефразировать эти фразы на электрический ток, то получается:

  • у нас в веществе должно быть множество свободных электронов
  • мы должны заставить электроны двигаться в одном направлении
  • сделать так, чтобы сила, толкающая электроны в одном направлении никогда не иссякала

Какие объекты подвергаются максимальной опасности

Полностью контролировать образование блуждающих токов невозможно. Для защиты от их воздействия необходимо в первую очередь обращать внимание на наиболее уязвимые для них объекты:

  • Кабельные линии, имеющие металлическую оболочку.
  • Трубопроводы, стенки которых сделаны из металла. Если трубы сделаны из других материалов, то блуждающие токи на них действовать не будут. Причём речь идёт о различных типах таких конструкций: водопроводных, канализационных, газовых.
  • Металлические детали арматуры в зданиях и других конструкциях.
  • Пути электротранспорта. Он может быть городским или железнодорожным электрифицированным.
  • Подземный электротранспорт может использоваться, например, при строительстве метро.
  • Разного рода цельнометаллические конструкции. Одним из примеров может быть бак, предназначенный для хранения нефтепродуктов.
Читайте так же:
Можно ли спаять провода теплого пола

Фактически рассматриваемая опасность может угрожать любым металлическим элементам, непосредственно контактирующим с землёй. Понимание того, что же такое «блуждающие токи», поможет понять, как избежать их появления.

Чем помочь попавшему под напряжение

— Если пострадавший после удара током в состоянии двигаться, немедленно доставьте его в ближайший медпункт.

— В момент поражения током человек не сможет закричать или позвать на помощь, поэтому постоянно следите за теми, кто рядом с вами возится с электричеством или электроприборами.

Попав под напряжение ниже 380 В человек «прилипает» к источнику тока. Либо он растерян и не может понять, что делать. Либо потерял сознание. Вы должны немедленно разомкнуть электроцепь (выдернуть шнур из розетки, либо повернуть выключатель). Если это невозможно сделать, палкой, табуреткой, чем-то непроводящим ток нужно выбить провод или прибор из рук человека, либо оттолкнуть его от источника тока. Сделать это можно и ногой, если на вас непроводящая сухая обувь.

— Обычно, после поражения электротоком, человек находится без сознания. Так что нужно сделать ему искусственное дыхание «рот в рот». Положите его, запрокиньте голову и выдвиньте вперед нижнюю челюсть. Зажав нос, на рот пострадавшего положите платок и начинайте вдыхать через него воздух: 3-4 вдоха и нажим на грудную клетку. И так до тех пор, пока не появится пульс. Проверяйте зрачки пострадавшего: пока они узкие, есть надежда вернуть человека к жизни.

Отказ от ответственности: этот контент, включая советы, предоставляет только общую информацию. Это никоим образом не заменяет квалифицированное медицинское заключение. Для получения дополнительной информации всегда консультируйтесь со специалистом или вашим лечащим врачом.

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector