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.