В школьных учебниках физики электрическим током называют направленное движение электрических зарядов. Однако сопоставлять силу тока с расходом воды в трубе, а напряжение – с ее напором, неверно. Также неправильно будет отождествлять движение зарядов с перемещением свободных электронов.
Если на проводник подать напряжение, то электрическое поле в нем изменится. Возникнет как бы ожидание подходящего поезда в метро. Вот, поезд подошел, двери открылись - это мы замкнули цепь: вставили штепсель в розетку, щелкнули выключателем. Люди пошли, в движении они выделяют энергию. Ее можно использовать: поставить, например, турникет, и пусть крутят.
То есть в электрическом поле есть запас энергии. Если равновесие поля нарушено – замкнута цепь, открыта некая дверь для зарядов – пойдет ток. Но чтобы его энергия превратилась в работу или тепло, ток должен испытывать определенное сопротивление. Носителей зарядов (электроны, ионы) «турникет» (нагреватель, мотор, лампочка) не возмутит, и они будут исправно работать на нас.
Итак, сила тока – его способность производить некоторое действие, обусловленная запасом энергии в электромагнитном поле. Но чтобы способность превратилась в работу или тепло, нужно еще приложить напряжение: слабосильный не прокрутит тугой турникет, даже если впереди путь свободен. 1 А тока при 1 В напряжения даст работу в 1 Дж и, если она будет произведена в течение 1 с, то мощность получится в 1 Вт. Но при нулевом напряжении ток любой силы работы не произведет – его сила будет потрачена впустую.
Силу тока измеряют специальными приборами – амперметрами. В бытовых тестерах-мультиметрах тоже есть режим измерения тока; на переключателе он обозначается буквами A (амперы) или mA (миллиамперы; 1 mA = 1/1000 A).
Чтобы измерить ток обычным амперметром или тестером, его нужно включить в разрыв провода. Сейчас есть амперметры, позволяющие измерять ток, не нарушая электрическую цепь. Для этого либо к проводу прикладывают специальный датчик (датчик Холла), либо охватывают провод кольцом амперметра – токовых клещей. В том и другом случае измеряется магнитное действие тока, по которому и судят о его силе.
Действие тока на человека зависит от его вида – постоянный или переменный – времени воздействия и силы тока. Самый опасный – ток промышленной частоты 50/60 Гц, тот самый, который в розетке. Его действие на человека определяют, считая время воздействия в 1 с.
Ток силой в 0,1 mA для человека неощутим. Ток в 1 mA вызывает легкое пощипывание. 3 mA дают ощутимый удар, а после – озноб и другие неприятные ощущения; со временем возможно проявление разных побочных эффектов. 10 mA вызывают судороги, это неотпускающий ток. 100 mA считается током смертельным, если пострадавший в течение 15 мин не был доставлен в реанимацию.
Ток через проводник зависит от приложенного напряжения, как рывок толпы к дверям – от напора сзади. Эта зависимость выражается известным законом Ома.
Сопротивление тела человека может изменяться в широких пределах, поэтому для правил электробезопасности берут наименьшее из возможных значений – 1000 Ом. Исходя из этого безопасным напряжением считается 12 В и менее.
Эффективной мерой защиты от поражения электротоком является защитное заземление. По аналогии с ринувшейся толпой: ей широко открывают запасной вход, и она свободно проходит туда, никого не затоптав.
Скорость дрейфа свободных электронов в проводниках очень мала - порядка 10 мм/с. Электрический ток – распространение электромагнитного поля в проводнике или в пространстве.
В чем же сила тока?
Если на проводник подать напряжение, то электрическое поле в нем изменится. Возникнет как бы ожидание подходящего поезда в метро. Вот, поезд подошел, двери открылись - это мы замкнули цепь: вставили штепсель в розетку, щелкнули выключателем. Люди пошли, в движении они выделяют энергию. Ее можно использовать: поставить, например, турникет, и пусть крутят.
То есть в электрическом поле есть запас энергии. Если равновесие поля нарушено – замкнута цепь, открыта некая дверь для зарядов – пойдет ток. Но чтобы его энергия превратилась в работу или тепло, ток должен испытывать определенное сопротивление. Носителей зарядов (электроны, ионы) «турникет» (нагреватель, мотор, лампочка) не возмутит, и они будут исправно работать на нас.
Итак, сила тока – его способность производить некоторое действие, обусловленная запасом энергии в электромагнитном поле. Но чтобы способность превратилась в работу или тепло, нужно еще приложить напряжение: слабосильный не прокрутит тугой турникет, даже если впереди путь свободен. 1 А тока при 1 В напряжения даст работу в 1 Дж и, если она будет произведена в течение 1 с, то мощность получится в 1 Вт. Но при нулевом напряжении ток любой силы работы не произведет – его сила будет потрачена впустую.
Ток очень большой силы при практически полном отсутствии напряжения возможен в сверхпроводниках.
Как измеряют силу тока
Силу тока измеряют специальными приборами – амперметрами. В бытовых тестерах-мультиметрах тоже есть режим измерения тока; на переключателе он обозначается буквами A (амперы) или mA (миллиамперы; 1 mA = 1/1000 A).
Чтобы измерить ток обычным амперметром или тестером, его нужно включить в разрыв провода. Сейчас есть амперметры, позволяющие измерять ток, не нарушая электрическую цепь. Для этого либо к проводу прикладывают специальный датчик (датчик Холла), либо охватывают провод кольцом амперметра – токовых клещей. В том и другом случае измеряется магнитное действие тока, по которому и судят о его силе.
Действие тока на человека
Действие тока на человека зависит от его вида – постоянный или переменный – времени воздействия и силы тока. Самый опасный – ток промышленной частоты 50/60 Гц, тот самый, который в розетке. Его действие на человека определяют, считая время воздействия в 1 с.
Значение промышленной частоты 50/60 Гц сложилось исторически и технически невыгодно. Прежде чем это стало понятно, мировая энергетика сложилась, и изменить частоту теперь невозможно.
Ток силой в 0,1 mA для человека неощутим. Ток в 1 mA вызывает легкое пощипывание. 3 mA дают ощутимый удар, а после – озноб и другие неприятные ощущения; со временем возможно проявление разных побочных эффектов. 10 mA вызывают судороги, это неотпускающий ток. 100 mA считается током смертельным, если пострадавший в течение 15 мин не был доставлен в реанимацию.
Ток через проводник зависит от приложенного напряжения, как рывок толпы к дверям – от напора сзади. Эта зависимость выражается известным законом Ома.
Сопротивление тела человека может изменяться в широких пределах, поэтому для правил электробезопасности берут наименьшее из возможных значений – 1000 Ом. Исходя из этого безопасным напряжением считается 12 В и менее.
Эффективной мерой защиты от поражения электротоком является защитное заземление. По аналогии с ринувшейся толпой: ей широко открывают запасной вход, и она свободно проходит туда, никого не затоптав.
Видео по теме
Источники:
- ГОСТ 8.022-91
