Поток электронов и условное направление тока

Основы теории электричества

И электроники

Практика безопасной работы

Введение

Навыки безопасной работы с электрическими и электронными системами весьма важны как для вашей собственной безопасности, так и для безопасности окружающих. Для обеспечения безопасности достаточно следовать всего двум правилам:

♦ используйте ваш здравый смысл - не дурите;

♦ если сомневаетесь — шлите помощи.

В следующем разделе перечислен ряд отдельных рискованных моментов при работе с электричеством и электрическими системами вместе с мерами по уменьшению степени риска. Это называется оценка риска.

Таблица 2.1. Риски и уменьшение степени риска

Оценка риска и его уменьшение

В табл. 2.1 перечисляются некоторые из рисков, связанных с работой с электрическими и электронными системами. Эта таблица не является исчерпывающей, но служит хорошим путеводителем.

Основные законы электричества

Введение

Чтобы ясно понимать суть электричества, мы должны начать с ответа на вопрос «Что это такое?». Для этого нужно кое-что вспомнить (но рис. 2.1 показано схематическое строение атома). Молекула— это мельчайшая частица вещества, которую можно считать его частью. Разбиение молекул приводят к атомам, которые являются мельчайшими частицами материи. Химический элемент -

это вещество, которое включает атомы только одного определенного рола.

Атом состоит из центрального ядра, образованного из протонов и нейтронов. Вокруг ядра расположены орбиты электронов, которые напоминают орбиты планет, вращающихся вокруг Солнца.

Атом имеет равное количество положительных и отрицательных зарядов и, следовательно, электрически нейтрален. Нейтрон — частица ядра, не имеющая заряда. Протон — другая частица ядра, и он заряжен положительно. Нейтрон электрически нейтрален, а протон положителен, из чего следует, что ядро атома заряжено положительно. Электрон - мелкая частица, заряженная отрицательно. Он движется по орбите вокруг ядра и удерживается на орбите благодаря притяжению положительного заряда

ядра. Все электроны в любом атоме одинаковы.

Когда атомы находятся в равновесном электрическом состоянии, число электронов, вращающихся вокруг ядра, равно числу протонов в ядре. Атомы некоторых веществ имеют электроны, легко покидающие «родительское» ядро, что, таким образом, делает ил способными присоединяться к другим смежным атомам. В этом процессе смежные атомы за счет отталкивания зарядов перемещают электроны от одного атома к другому, и в результате электроны движутся через вещество. Движение это стохастическое (случайное), а такие «сорванные» электроны называются свободными электронами.

Вещество называется проводником, если его электроны могут перемешаться. В некоторых веществах оторвать электроны от родных атомов крайне затруднительно. Такие вещества называют

изоляторами.

Поток электронов и условное направление тока

Если электрическое давление (электродвижущая сила или электрическое напряжение) прикладывается к проводнику, возникает направленное движение электронов (например, при замыкании батареи проволокой). Это происходит потому, что

электроны притягиваются положительной стороной батареи и отталкиваются отрицательной.

Чтобы вызвать движение электронов, необходимы следующие условия:

♦ источник давления, то есть батарея иди генератор;

♦ свободно проводящее электроны тело, по которому электроны могут двигаться (то есть провода).

Поток электронов называется электрическим током. На рис. 2.2 показана простая электрическая цепь, где положительный полюс батареи подключен через ключ и лампу к отрицательному полюсу.

Когда ключ разомкнут, химическая энергия батареи перемещает электроны с положительного полюса батареи к отрицательному. Это приводит к недостатку электронов на положительном полюсе и к их избытку на отрицательном полюсе. Следовательно, между полюсами батареи возникает электрическое напряжение.

Когда ключ замыкается, избыток электронов на отрицательном полюсе перемешается через лампу назад к положительному полюсу, где имеется дефицит электронов. Лампа загорится, и химическая энергия батареи будет поддерживать движение электронов по цепи от отрицательного полюса к положительному. Это движение от отрицательного полюса к положительному полюсу будет продолжаться, пока батарея обеспечивает напряжение в цепи, другими словами, пока она остается заряженной:

♦ электроны движутся от отрицательного полюса к положительному.

Когда-то было принято решение считать, что ток течет от положительного полюса к отрицательному, и это правило все еще применяется для большинства практических целей. Следовательно, хотя направление тока электронов указывается некорректно,

важно, что мы соблюдаем это условие:

♦ условное направление электрического тока - от положительного полюса к отрицательному.