Уходит ли ток в розетку или остается в лампочке?

Рисунок Е.В.

Электрический ток — это направленный поток заряженных частиц. В металле есть два типа таких частиц — ионы (они неподвижны и составляют «каркас» металла) и электроны, которые могут свободно перемещаться внутри этого каркаса. Число электронов равно числу ионов, и в целом металл имеет нулевой заряд.

Провода в розетке, в лампочке и нить накаливания сделаны из металла, поэтому, когда по ним протекает ток, он создается движением электронов, которые текут из розетки через лампочку обратно в розетку. Проходя через спираль лампочки, электроны накаливают ее до такой высокой температуры, что лампочка начинает светиться. Если же мы выключим лампочку из сети, ток прекратится. Электроны, которые к моменту выключения протекали через лампочку, останутся в ней, а те, что утекли в розетку, — останутся там. А ток, как поток электронов, прекратится и там, и тут.

Ответил: Владимир Клиньшов


62
Показать комментарии (62)
Свернуть комментарии (62)

  • sergepolar  | 27.05.2005 | 09:31 Ответить
    Важно дополнить, как мне кажется, утверждением о том, что лампочка загорается вовсе не потому, что электроны из розетки до нее дотекли.

    Вообще, важно упомянуть собственно поле.
    Ответить
    • Pavlov > sergepolar | 28.02.2006 | 17:16 Ответить
      Дочке своей про ток пояснял на примере поля травы.
      Ветер гонит по ней волны, но каждая травинка - на месте.
      Ответить
    • микроскоп > sergepolar | 05.09.2010 | 17:00 Ответить
      Куда оно девается в момент обрыва сети-уходит в глубины космоса,как и всё остальное..
      Ответить
  • Leon  | 09.09.2005 | 15:22 Ответить
    Если учесть, что ток в сети переменный, с частотой 50 герц, а скорость дрейфа электронов в проводе под напряжением - сантиметры в секунду, то окажется, что конкретные электроны, которые находятся в середине спирали лампы (длина спирали - приблизительно сантиметр), не успевают даже покинуть эту спираль, тут же поворачивая назад, а не то, что добежать до розетки.

    То же верно и для любых иных электронов, находящихся в проводе, розетке или в обмотке генератора на электростанции.

    Правда есть ещё стохастическое, тепловое, движение электронов с куда большими скоростями (если я не ошибаюсь), и учитывая его - электроны покидают нить лампы, но вне всякой связи с наличием и направленностью напряжения.
    Ответить
    • foton > Leon | 02.02.2006 | 08:24 Ответить
      Совсем небольшое добавление - длина спирали гораздо больше сантиметра.
      Спираль лампы накаливания имеет очень сложную двойную, а иногда и более - спиралевидную форму с множеством витков. Так что при подключении лампы к сети переменного тока электроны практически не прикидают спираль. хотя возможно я и не прав.
      Ответить
      • микроскоп > foton | 05.09.2010 | 16:29 Ответить
        Напряжение вот как себя ведёт?)
        Ответить
  • Injener  | 12.03.2006 | 14:51 Ответить
    Разве количество электронов в металле равно количеству ионов? Это не верно. Просто какое-то количество электронов, соответствующее данному веществу экранирует заряд ядра. В невозбужденном состоянии в металле вообще нет никаких ионов. В металле есть свободные электроны в зоне проводимости, а в валентной зоне находятся дырки (все это вместе называется носителями заряда). При приложении поля дырки и электроны начинают двигаться к соответствующим потенциалам. Никаких ионов не возникает!
    Ответить
    • phizik > Injener | 12.05.2006 | 18:05 Ответить
      все бы хорошо но описан здесь не метал а полупроводник, у метала нет запрещенной зоны (они сливаются) и дырки (вакансии) не могут быть носителями заряда.
      По моему лутьше всего попробовать обьяснить передачу тока таким образом:
      как всем знакомая игрушка где шорики подвешены и когда один толкнуть то волна начинает распространяться сама по себе правдв здесь не учтена хаотичность движения и ионы. Надо еще подумать.
      Ответить
      • Injener > phizik | 20.05.2006 | 13:47 Ответить
        Все было бы хорошо, но у метала ЕСТЬ запрещенная зона! И дырки являются носителями заряда! Так что извините. Если объяснять ток при помощи подвешенных шариков, то это введет в заблуждение. Так-как шарики болтаются около своего положения равновесия. А носители заряда уходят и на их место приходят новые. Вот так и нужно объяснять.
        Ответить
      • June > phizik | 30.08.2007 | 23:04 Ответить
        Мне нравится простая ассоциация из школьного учебника физики: электроны - это комары в стайке, их беспорядочное мельтешение - это тепловое движение электронов. Если подует ветер, всю стайку начинает сносить в определенном направлении, тогда как беспорядочное движение насекомых внутри этого "облачка" не прекращается. Так ребенок может представлять себе движение электронов под действием поля. Ассоциации с потоком воды удобны в некоторых отношениях, но здесь не проиллюстрировано ярко наряду с упорядоченным, и тепловое движение носителей тока.
        Ответить
    • June > Injener | 30.08.2007 | 22:53 Ответить
      Почему вы разграничиваете понятия "дырка" и "ион"? Что тогда собой представляет дырка? И еще, в металле всегда присутствуют так называемые электроны проводимости, иначе не происходило бы явление электростатической индукции. Ну а раз есть свободные электроны, соответственно должны быть и атомы, из которых они взялись, то есть ионы.
      Ответить
  • panaioty  | 09.05.2006 | 13:51 Ответить
    > Число электронов равно числу ионов, и в целом металл имеет нулевой заряд.> - как было уже отмечено, это не так, поэтому лучше сказать, что при отсутствии тока заряд каждого участка проводника равен нулю

    Провода в розетке, в лампочке и нить накаливания сделаны из металла, поэтому, когда по ним протекает ток, он создается движением электронов, которые >текут< (заменить на движутся).
    > из розетки через лампочку обратно в розетку. Проходя через спираль лампочки, электроны накаливают ее до такой высокой температуры, что лампочка начинает светиться. Если же мы выключим лампочку из сети, ток прекратится. Электроны, которые к моменту выключения протекали через лампочку, останутся в ней, а те, что утекли в розетку, - останутся там. А ток, как поток электронов, прекратится и там, и тут.<
    Этот абзац создает совершенно неправильное представление у детей, что энергия из розетки поступает вместе с электронами.
    К сожалению, многие, и физики тоже, считают, что энергия идет из розетки внутри проводов. А это не так. Подробнее http://nnpanaioty.narod.ru/Tok.1.doc
    НН
    Ответить
    • Savatyev > panaioty | 11.05.2006 | 13:50 Ответить
      "> Число электронов равно числу ионов, и в целом металл имеет нулевой заряд.> - как было уже отмечено, это не так, поэтому лучше сказать, что при отсутствии тока заряд каждого участка проводника равен нулю"
      Так и в присутствии вышеуказанного тока проводник остаётся электронейтральным :)
      Ответить
      • panaioty > Savatyev | 12.05.2006 | 08:32 Ответить
        В присутствии тока в нормальном проводнике плотность заряда не равна нулю. В противном случае не было бы разности потенциалов. Закон Ома.
        Ответить
        • Savatyev > panaioty | 12.05.2006 | 12:46 Ответить
          Вот как я себе это представляю.
          Кода мы подсоединяем контакты источника тока к проводнику, то на обоих его концах происходит следующее: электроны начинают перетекать из проводника на контакт (или наоборот в зависимости от знака контакта), чуть более удаленные электроны почти мгновенно (со скоростью света) чувствуют это, и смещаются тоже. Так и распространяется поле.
          В целом же проводник остаётся электронейтральным, наверное!
          В каком участке проводника суммарный заряд всех частиц не равен нулю, я не понимаю...
          Ответить
          • panaioty > Savatyev | 13.05.2006 | 13:53 Ответить
            Вы демонстрируете типичный пример ошибочных представлений, сформированных в школе, подобный тому, о котором я писал в одном из комментариев, см.09.05.2006 13:51 | panaioty, в этой же теме. Ответьте на вопросы:
            1.Между двумя проводами, подключенными к лампочке, есть разность потенциалов?
            2. Между ними есть поле с напряженностью не равной нулю?
            3. Где начинаются, и где кончаются силовые линии?
            Вот и получается, что в одном из проводников, вульгарно говоря, электронов меньше.
            Ответить
            • Injener > panaioty | 20.05.2006 | 13:56 Ответить
              Что-то из ответов на эти вопросы я не чувствую следствия в различии колличесва электронов в двух подключенных к лампочке проводниках.
              Ответить
          • Injener > Savatyev | 20.05.2006 | 13:53 Ответить
            Если ток течет по проводнику, то на одном его конце электронов больше, а на другом меньше. На концах проводника нет электронейтральности. А по всей протяженности (исключая его концы) проводник электронейтрален. Если бы в каком-то месте возник потенциал, туда бы устремились носители заряда противоположного знакак и скомпенсировали бы его. Хотя, на самом-то деле так и происходит. И это и вызывает движение носителей заряда по всему проводнику.
            Ответить
    • Injener > panaioty | 20.05.2006 | 13:58 Ответить
      Энергия идет как раз внутри проводов и несут ее электроны - кинетическая энергия электронов. В результате рассеяния на фанонах электроны передают свою кенетическую энергию кристаллической решетке, тем самым ее нагревая. И ЭТО ТАК!
      Ответить
      • vleo > Injener | 16.12.2006 | 01:20 Ответить
        Энергия идет вне проводника, и несет ее э/м поле, движение электронов это побочный, и для передачи энергии нежелательный эффект, так как от движения электронов нагревается проводник (вследствии рассеяния...). Это особенно очевидно в случае переменного тока, и совершенно очевидно в случае СВЧ переменного тока.
        Ответить
    • Глаголев > panaioty | 23.12.2007 | 04:10 Ответить
      по поводу ссылки - почитал, бред сивой кобылы, электроны по проводнику двигаются не прямолинейно, а как бы ударяются о атомы металла, протискиваются(хорошая ассоциация-быстро бежать через плотно заросший лес). двигаться в указанном направлении их заставляет сила электромагнитного поля...
      так же число электронов равно общему суммарному заряду ионов, так как некоторые ионы могут терять по два электрона...
      Ответить
    • Agus > panaioty | 04.05.2008 | 15:27 Ответить
      Странно. Преподаватель физики, имеющий грант, объясняет плохо, с ошибками.
      На детском уровне ток-движение заряженных частиц. Все!
      Про йоны - неправильно и лишнее. (И про дырки, конечно).
      "Электроны текут из розетки через лампочку обратно в розетку" -
      неправильно. Ток переменный. Электроны колеблются в лампочке,
      не доходя до розетки.
      " абзац создает совершенно неправильное представление у детей, что энергия из розетки поступает вместе с электронами" - неправильно.
      Разговора о энергии не было. Затевать его при ответе на этот вопрос педагогически неправильно. Для этого нужен более высокий уровень подготовки. А уж как энергия распространяется - это можно обсуждать со студентами физфака, а не с автором вопроса про ток.
      В статье http://nnpanaioty.narod.ru/Tok.1.doc приведена неправильная формула для вычисления энергии электронов, которая не учитывает,
      что электроны - не просто частицы, имеющие скорость V, но они же -заряды, которые ускоряются в электрическом поле. Нужно рассматривать энергию ускорения и торможения электронов, а не среднюю скорость их дрейфа.
      Там же:"при протекании тока, энергия источника уменьшается, а энергия потребителя увеличивается"-неправильно, например, для гидростанции.
      Энергия турбины(источника) остается постоянной. Уровень воды водохранилища тоже поддерживают постоянным.
      "Энергия от источника к потребителю доставляется электромагнитным полем, которое расположено не внутри проводов, а в пространстве, вокруг них." - спорно и противоречит правильной фразе в начале статьи:
      "энергия это свойство, а не объект", который доставляют.
      Статья не дает доказательства "рельсов", а ссылается на "правило буравчика"?, которое обещает объяснить позже. Но позже объяснение отсутствует. Нехорошо педагогу детей обманывать.:-((
      Ответить
  • Injener  | 25.05.2006 | 12:06 Ответить
    Кстати говоря, по вопросу темы, а то у нас какой-то офтоп пошел сплошной. Если ток-это направленное движение носителей заряда,то, стало быть, ток уходит в разетку и приходит из нее (и вообще ток там переменный). Все курим бамбук. Ребенок ничего не поймет.
    Ответить
  • Deimos  | 19.07.2006 | 18:01 Ответить
    Ну блин, понаписали.. Электроны, разности потенциалов.. Сделайте своему ребенку на даче водяную мельницу, скажите пару нужных слов, и все ему сразу станет понятно :-) Говорю как краснодипломник физфака.
    Ответить
    • marlukova > Deimos | 20.07.2006 | 18:51 Ответить
      Какая прелесть это смешгное обсуждение ответов на ДЕТСКИЕ ВОПРОСЫ :)) Вы хотя бы представляете себе возможный вариант объяснения
      термина "металл" ребенку? Тем более что все вышесказанное не относится ни малейшим образом к сути вопроса: "Уходит ли ток в розетку или остается в лампочке?"
      IMHO ребенку будет вполне достаточно ответа (причем совершенно корректного с точки зрения забытой науки педологии) типа "Ток никуда не уходит - он просто перестает быть" :)), а уж затем, в зависимости от реакции ребенка можно добавить немного теории, но уж никак не на примере воды :) а то так и появляютися отличницы с одним вопросом в голове "как синусоидальный ток течет по прямым проводам?" :)

      PS: ну и конечно же респект краснодипломным теоретикам :) ничего не сказал, но подтвердил корочку :))
      Ответить
      • mmv > marlukova | 22.10.2006 | 15:37 Ответить
        На самом деле, вопрос не полный. И потому двусмысленный.
        Уходит ли ток в розетку или остается в лампочке?
        Когда лампочка горит - ток течет из розетки, через лампочку, и снова в розетку. Потому к лампочки и идут два провода :-)
        Когда лампочка выключена, ток действительно перестаёт быть. Цепь разорвана и ток не может течь.
        Ответить
  • Сергей К  | 01.12.2006 | 00:46 Ответить
    Привет, а за что же мы тогда платим, если ток опять уходит в розетку?!
    Ток (поток энергии), конечно остается в комнате в виде рассеянной энергии (в основном тепловой).
    Поток электронов рождает скрещенный поток (тепловой, излучение, информации, и т.п.).
    Электроны даже не особенно-то и уходят (если нет постоянной составляющей электрического тока).
    А то выходило бы, что ток в батарейке так бы никогда и не кончался.. Ведь он в нее входит опять :))
    Ответить
    • Edik110 > Сергей К | 11.10.2007 | 16:41 Ответить
      Мы платим за напряжение, которое мы расходуем. И в батарейке кончается не ток, а напряжение.Я бы сравнивал ток с течением. В розетке всегда есть напряжение ( если свет не отключат :-)), но не всегда ток ( течение ). Ток появляется только тогда, когда подключен потребитель...
      Ответить
  • vleo  | 16.12.2006 | 00:56 Ответить
    Вопрос некорректный. Почти такой же как - "Вода в Москва-реке уходит в реку Оку или в Каспийское море?"

    Если речь идет о стационарном случае, то ток выходит из полюса розетки, идет к лампе, проходит через лампу, идет от лампы, и уходит в другой полюс розетки.

    Если речь идет о нестационарном случае, то ... это уже совсем не детский вопрос, но можно сказать, что приходит и остается в лампочке в виде тепла, какая-то часть, а остальная уходит обратно.

    А вопрос о природе электрического тока совершенно отдельный, и вопрос явно не об этом. На самом деле электрический ток, это электромагнитная волна, которая "проталкивает" электроны по проводнику. В отсутствии поля электроны сами никуда не пойдут. Энергия переносится э/м волной, а не электронами. Спираль в лампе нагревают электроны, "протискиваясь" через материал с высоким сопротивлением.
    Ответить
  • vklin  | 17.01.2007 | 11:42 Ответить
    Бедные дети... Хорошо что они не видят всего этого обсуждения :-)))
    Ответить
  • axelerat  | 09.04.2007 | 22:08 Ответить
    Но что происходит с електронами, даже если они остаются в лампочке??
    Ответить
  • dz17  | 26.06.2007 | 13:46 Ответить
    Считаю, что аналогия с водой наиболее корректна и понятна для ребенка.
    Провода - это русло реки (или просто труба).
    Электроны - это вода в реке (в трубе) .
    Разность потенциалов (напряжение) - это наклон местности (наклон трубы) - разность между высотами начала и конца реки (трубы). (Отсуда и слово "потенциал" в электричество пришло - от аналогии с потенциальной энергией поднятых на высоту тел).
    Вода (электроны) из-за наклона (разности потенциалов) начинает течь (поэтому слово "ток", и нечего его исправлять на "движение") по реке из верхнего озера (один полюс розетки) в нижнее (другой полюс). Вода (электроны) течет неспеша и по всему протяжению русла одновременно. Где-то стоит мельница (лампочка). Вода ударяет по лопастям мельницы и она крутится (электроны ударяют по спирали лампочки и она нагревается). Когда наклон убираем, то вода течь перестает. Часть воды (электронов) остается на мельнице (в лампочке), часть в русле реки (в проводах), часть в озерах (в розетке). Переменный ток - это когда мы по-очередно делаем то одно озеро выше, то другое. Вода течет то в одну сторону, то в другую. Мельница все-равно крутится (нам не важно в какую сторону).
    Электрокомпании мы полатим не за воду, а за то, что они нам делают "наклон" - то одно озеро выше подымают, то другое.
    Ответить
    • pasha > dz17 | 14.08.2007 | 12:04 Ответить
      спасибо, теперь мне стало понятно
      Ответить
    • mihan41 > dz17 | 10.10.2007 | 21:06 Ответить
      Представте себе, что потребителей воды так много. В последних кранах вода перестает течь и до другого озера не дойдет ни капельки. Эта означает, что Ваша аналогия тоже не отражает суть электрического тока. Оценка дискусии показывает, что теория электричества нуждается в осмыслении и в коректировке.
      Ответить
      • dz17 > mihan41 | 16.10.2007 | 18:29 Ответить
        Потребители в моей аналогии вовсе не краны, а мельницы!
        Если Вам угодны краны, то Вы должны представить себе достаточно сложный кран, у которого из носика выливается вода, но Вы эту воду не собираете и не пьете, а всю сливает обратно в водопровод. И используете только поток воды, например, для того, чтобы крутить туже мельницу.
        Поэтому в предложенной мной модели уместны только мельницы, они "возвращаеют" всю воду обратно в водоток.
        Ответить
        • mihan41 > dz17 | 19.10.2007 | 21:35 Ответить
          Уважаемый dz17. В вашей аналогии вода бегущая по руслу заменяется электронами бегущими по проводу. Разве электрогенератор не нарушает "электронное" равновессие, производя избыток электронов? Разве электроприборы (к примеру, бытовые) не съедают электроны? Если было бы иначе, то однажды создав напряжение в проводах электрогенератор можно было бы и выключить. Если бы это было иначе мы бы получили постоянное напряжение в проводах не взирая на наличие потребителей. То что Ваши мельницы, понятно, пожирают только потенциальную энергию воды еще более запутывает понимание аналогии с электрическим током. Чтож тогда в озеро возвращаются энергетически выдохшиеся электроны? Непонятно все это.
          Ответить
          • dz17 > mihan41 | 22.10.2007 | 12:20 Ответить
            Правильней будет сказать, что электроприборы "съедают" не электроны, а энергию электромагнитной волны (как мельницы потенциальную энергию воды).

            Считаю аналогию с мельницами и перепадом высот для детей очень понятной. А экскурс в дуализм и прочие подробности квантовой физики для нее будет лишним.
            Ответить
            • mihan41 > dz17 | 26.10.2007 | 11:46 Ответить
              Эскурсия в дуализм и прочие подробности квантовой теории не только излишни для ребенка, но и для любого здравомыслящего человека. Вот мы опять пришли к тому омуту где прячуться все черти от физики (или физики-черти). Уверяю вас, натурализм и рациональное мышление не могут потреблять дух шизофрении. Большой взрыв, дуализм и всякие шарлатанские принципы типа не определенностей это проблема врачей. Берегите детей от физиков!
              Ответить
    • SerZh > dz17 | 18.01.2008 | 13:57 Ответить
      Думаю, что проблема подобных ситуаций в том, что нужно объяснить новое понятие, явление, на примере других, уже известных и усвоенных, в данном случае - ребенком, но имеющих другую физическую основу. Вы не допускаете, что ребенок, скажем, из Сахары попросит Вас объяснить ему сначала "что такое река"? Принципиально здесь то, что оба явления принципиально не могут быть идентичными - отсюда и такой шлейф комментариев. Всё определяется багажом объясняющего. Радиоинженер затруднится объяснить что такое ток. Для него ток, он и есть ток. Также, как для "гидролога" - вода, т.е. для специалистов эти понятия являются смысловыми константами, не требующими объяснений. Чтобы у ребёнка возникло новое понятие "ток" можно использовать любое доступное ему объяснение, применяя слова-связки "как бы" и "похоже на". Кому-то кажется, что лучше у него это получится с использованием сосудов с водой и шланга, у кого-то лучше выйдет с абстрактным понятием "поток энергии" и т.д. Всё равно это получится не на 100% точно, а "как бы". В основном похоже на это, но есть ещё то-то и то-то.
      Если представить (как в учебнике физики), что ток это движение заряженных частиц (именно так в общем смысле - зарядов, а не конкретных электронов), то объяснение становится простым. Ток - это движение, а движение или есть, или нет. Т.е. ток (движение) остается в лампочке до тех пор, пока она включена в розетку. Выключили лампочку - кончилось движение. Если проводить аналогию с водой - то выключатель это заслонка, лампочка, действительно - мельница, ток - вращение мельницы. Т.е. фраза "остаётся ли ток" эквивалентна фразе "остаётся ли движение". Правильный ответ - нет, не остаётся; нет не уходит.
      А платим мы за количество проделанной движением работы (за помол).
      P.S. А почему мы все думаем, что у лампочки должна быть спираль из металла с неподвижными ионами. Есть же газоразрядные трубки. :)
      Ответить
      • Oruell > SerZh | 06.07.2010 | 15:24 Ответить
        Самый внятный ответ
        Ответить
  • 7bera3  | 03.01.2008 | 21:42 Ответить
    skazu vam tak.Zaasnul na vaszich komentarijach poka czital.Uvidel son.Udivitelnyj na etu temu:i mnie vse stalo jasno!Poszel na kuchnju vzjal dva provoda v ruki i ..kak dobanet menja(nie sovetuju komuto tak delac),no nauka trebuet zertv.Ja ponjal czto nie teczet tok ,elektrony i proczee.A oczen prosto ELEKTRONY lupjat kuvaldami drug s drugom(kak szariki na nitkach.Daze kogda ich otkjuczic ot rozetki.Tolko poslednij elektron lupit kak by v vozduch.Delaja xolostoj xod.Ja daze poprobyval pomachac v vozduche,a potom po nakovalnie (nagrelas-do krasna) i nie nado tonkich provodov,o kak nagrelas.A vaszi vodopady ,melnicy ,dyrki nie dlja detej .I nie nado ich obmanyvac.Elektrony stojat na meste i tolko dolbjat kuvaldami.Drug s drugom.I bezuslovno tam gde tonjsze tam nagrevaetsja bolsze.<<<<<<<<nado-ze takoj son prisnilsja!
    Ответить
  • Khomen  | 11.09.2008 | 13:39 Ответить
    Перенос заряда! Но не частиц металлов. Так же ж и провод в розетку-то того... утекёт, а на его место притекёт общественный с улицы))
    Ответить
    • dmitry_K > Khomen | 11.10.2008 | 23:57 Ответить
      "Когда выключают свет в комнате - он прячется в холодильник. Пойдем, проверим?"
      Тему можно развить: "Холодильник - генератор света"
      100% прокатит! Дети обожают, когда их дурачат :)
      Ответить
  • Master  | 01.11.2008 | 13:19 Ответить
    Чтоб понять 'почему раскаляется спираль лампочки?', возьмите в руки (за кончики) шнурок от ботинок, натяните его, прижав к колену, и начните дёргать: то левой, то - правой рукой. Вы почувствуете, как станет нагреваться то место, где трётся шнурок о колено. Так и спираль нагревается. Её нагревает эклектический ток, который течёт то в одну, то - в другую сторону. (Сто раз в секунду он меняет направление.)
    Если сунуть палец в розетку, то - 'дёрнет током!'.
    Странное выражение, но, согласитесь, точное. За те два провода, что подходит к розетке, 'дёргает' электростанция, и вас, за ваш палец, дёрнет она.
    Ответить
  • 77dragon  | 28.02.2009 | 22:56 Ответить
    Я хорошо учился в школе, но для меня именно ток всегда был полной загадкой.

    Вот со звуком (упругой волной), или светом (корпускулярно-волновой дуализм) никаких проблем не было - есть источник, есть распространение волны (частиц). Есть законы распространения.

    Но ток?
    Вот, допустим, есть источник тока (батарейка).
    Есть проводник (для упрощения посчитаем, что это сверхпроводник - то есть он обладает нулевым сопротивлением) огромной длины (гораздо больше 300 тыс.км), который одним концом подключен к одному из выводов источника тока. Допустим, что этот проводник не свернут в кольцо, а "размотан" "туда и обратно" (по Вселенной :)).

    Так вот, если подключить второй конец проводника ко второму выводу источника тока, то КАК ток начнет "идти"? Согласно теории, насколько я понимаю, скорость электромагнитной волны конечна - и чуть меньше скорости света.
    Так как волна (электроны) в проводнике "поймут", что "пора в путь"? Ведь разность потенциалов существует ТОЛЬКО в источнике тока (батарейке), но ток идет не в нем, а по подключенному проводнику...

    Ведь при подсоединении одного конца проводника (неважно к какому полюсу источника - с избытком или с недостатком электронов относительно другого полюса) никакого тока и никакой эм-волны нет.

    Как начинается этот процесс ("движение" тока) - для меня загадка.

    Аналогия с водоемами, на мой взгляд, как раз этого момента и не учитывает. Потому как там присутствует та самая странная сила, которая, насколько я знаю, физикам и не "дается" - гравитация (а иже с ней и понятие времени - и их взаимовлияние друг на друга). Именно она "начинает" движение воды из более высокого водоема в более низкий. А что есть гравитация (вместе с ее гипотетическими переносчиками - гравитонами) - совершенно непонятно... (например, у нее есть скорость?)
    Ответить
    • rod1gin > 77dragon | 12.05.2009 | 21:29 Ответить
      На клемме батарейки возникает излишек электронов. Электроны создают электрическое поле. Поле действует на кусок провода, соприкасающийся с клеммой. Электроны в этом куске чуть-чуть сдвигаются подальше от клеммы. Сдвинутые электроны создают электрическое поле, которое действует на следующий кусок провода... На последнем куске провода электроны сдвигаются как-раз на вторую клемму источника ЭДС, где как-раз имеется недостаток электронов. Процесс закончился, все электроны чуть-чуть подвинулись, электрическое поле пропало.

      Но тут батарейка берёт со своей второй клеммы новую порцию электронов и перемещает их на первую клемму. Снова на первой клемме создаётся излишек электронов...
      Ответить
      • djanubis > rod1gin | 28.09.2009 | 17:28 Ответить
        Для меня лично тоже в физике раздел токов - темная комната. Из ваших слов выходит что для наличие "тока" необязателен замкнутый "видимо" контур?
        И ещё неохота для этого открывать новый вопрос - что такое потенциал електричества? Мне как-то в школе объясняла учитель что електричество или что там может переходить даже от меньшего потенциала к большему. Это как-то не вяжется у меня со вторым началом термодинамики:)
        И ещё - если ток идёт от минуса к плюсу - то почему ВСЕГДА рисуют наоборот?
        Ответить
        • rod1gin > djanubis | 29.09.2009 | 18:01 Ответить
          > Из ваших слов выходит что для наличие "тока"
          > необязателен замкнутый "видимо" контур?
          На микроуровне "ток" это такая же условность, как "температура". Если, допустим, в вакууме летит электрон, это можно рассматривать как ток, направленный противоположно движению этого электрона. Но когда этих электронов огромное количество, то если они вдруг начнут двигаться по незамкнутому контуру, они в том месте, где этот контур кончается, через какое-то время накопятся в таком количестве, что потекут куда-нибудь в другую сторону.

          Кстати, у меня-то контур как-раз замкнутый. Я же писал:
          >> Но тут батарейка берёт со своей второй клеммы
          >> новую порцию электронов и перемещает их на первую клемму.
          Вот так контур и замыкается.

          > что такое потенциал електричества?
          Ну, это просто потенциал электрического поля. Есть гравитационное поле, а есть электрическое. Такова природа. По-моему, понятнее никто не сможет объяснить.

          > електричество или что там может переходить даже
          > от меньшего потенциала к большему.
          > Это как-то не вяжется у меня со вторым началом термодинамики:)
          Может, если затрачивать на это энергию. Добровольно электрон от плюса к минусу не полетит, но его можно туда сдвинуть насильно. Например, так, как на ГЭС - механическим перемещением проводника в магнитном поле. Или так, как в батарейке - перетащить его от плюса к минусу вместе с молекулой, к которой он присоединён, а потом из этой молекулы выгнать (путём химической реакции).

          > И ещё - если ток идёт от минуса к плюсу -
          > то почему ВСЕГДА рисуют наоборот?
          Так исторически сложилось. Когда открывали законы электричества, никто ещё не знал, какой заряд у частицы - носителя электричества, положительный или отрицательный (и существует ли вообще такая частица). Если этого не знать, то безразлично, какое направление тока выбрать положительным, а какое отрицательным. Потом открыли электрон и обнаружилось, что направление выбрано "неправильно".
          Ответить
          • BIGBOY > rod1gin | 10.04.2011 | 22:36 Ответить
            > И ещё - если ток идёт от минуса к плюсу - то почему ВСЕГДА рисуют наоборот?
            > Так исторически сложилось. Когда открывали законы электричества, никто ещё не знал, какой заряд у частицы - носителя электричества, положительный или отрицательный (и существует ли вообще такая частица). Если этого не знать, то безразлично, какое направление тока выбрать положительным, а какое отрицательным. Потом открыли электрон и обнаружилось, что направление выбрано "неправильно".

            Откуда же вы набираетесь таких глупостей?!!
            А ну назад в школу и учить мат. часть!
            Внутри любого элемента, ток идет от минуса к плюсу, а вот по цепи, между этими элементами, ток изображают как текущий от плюса к минусу.
            Тоесть, ток поступает на вход (минус), например, лампочки. Внутри лампочки ток течет от минуса (входа лампочки) к плюсу (выходу лампочки). Далее, ток течет от плюса (выхода лампочки) к минусу (входу следующего радио-элемента). Вот и все.
            В источнике питания ток также идет от минуса к плюсу, а затем, с этого плюса подается на нашу цепь, далее, по цепи ток возвращается на минус (вход) источника питания, а внутри опять от минуса к плюсу.
            Просто минус и плюс на схемах - это маркировка полюсов радиоэлементов, а не знак заряда. Зарубите это себе на носу и не делайте из наших физиков идиотов.
            Для тех кто не догнал. Можете заменить слово плюс, словом выход, а слово минус - словом вход.
            У вас получиться, что в простейшей цепи ток с выхода батарейки идет на вход лампочки, а с выхода лампочки - на вход батарейки.
            Тоесть, на схемах, движение тока по цепи всегда начинается с выхода источника питания.
            Так понятней?
            Ответить
            • rod1gin > BIGBOY | 13.04.2011 | 17:38 Ответить
              Нет, не понятней.

              Представьте себе длинный горизонтальный провод, концы которого теряются в тумане. На проводе нарисована стрелка вправо, что означает, что ток в нём течёт слева направо. А куда на этой картинке движутся электроны? Электроны движутся справа налево. А почему тогда так странно стрелка нарисована? djanubis удивился - я объяснил.

              Для замкнутой цепи всё так же, как и для провода - если электроны в ней движутся по часовой стрелке, то считается, что ток течёт против часовой стрелки. В каждом элементе и в каждом куске проводника направление тока противоположно направлению движения электронов.
              Ответить
              • BIG_BOY > rod1gin | 10.05.2011 | 17:43 Ответить
                >Представьте себе длинный горизонтальный провод, концы которого теряются в тумане.
                >На проводе нарисована стрелка вправо, что означает, что ток в нём течёт слева направо.
                >А куда на этой картинке движутся электроны? Электроны движутся справа налево.

                Представить конечно можно что угодно, а толку. Лучше займемся практикой.
                Один вывод с лампочки присоедините к выходу источника питания (к плюсу), второй вывод лапочки пустите на землю. Лампочка загорелась.
                Согласно вашей логике ток идет с земли, через лампочку на выход источника питания. Что ж, поверим.
                Присоединим лампочку к минусу, а второй конец на землю. Лампочка не горит. Странно.

                Элементарная практика покажет, что ток идет с плюса (выхода источника питания) на минус (вход источника питания, или землю), и ни как иначе.

                Если ваша идея верна, то тогда не понятно как, например, такой элемент как транзистор вообще функционирует. Ведь сложные цепи с радиоэлементами проектируются именно исходя из того, что ток течет от плюса к минусу. Если мы запитаем такие схемы с минуса, то в лучшем случае ничего у нас работать не будет, в худшем - погорят радиоэлементы.

                В принципе, можете взять самый обыкновенный выпрямительный диод и поставить его последовательно с лампочкой. Сначала подключите его так, чтобы ток шел от "+" к "-", а потом наоборот. Таким образом, вы сами убедитесь, куда идет ток.

                Так что я повторюсь еще раз. "-" и "+" на схемах - это не заряды, это упрощенная маркировка слов "вход" и "выход". И не нужно тут ничего мудрить.
                Ответить
                • rod1gin > BIG_BOY | 13.05.2011 | 17:07 Ответить
                  Проделайте этот опыт сами. Возьмите батарейку и лампочку. Вместо земли можно использовать батарею отопления (только найдите место, на котором краска содрана). Если вторую клемму батарейки тоже заземлить, лампочка будет гореть и в том и в другом случае. Если не заземлять - ни в том, ни в другом случае (при условии, что у батарейки нет пробоя на корпус и Вы не держитесь за вторую клемму рукой).

                  Только не вздумайте использовать лампочку на 220 вольт и дырку от розетки вместо батарейки (а то если у вас в доме заземление неправильно сделано, можно соседа ниже этажом нечаянно поджарить)!

                  Вы путаете постоянный и переменный ток. По Вашему "плюс" = "фаза" = "выход", а "минус" = "ноль" = "вход" = "земля". Это не так. "Плюс" / "минус", "фаза" / "ноль" и "вход" / "выход" это три отдельные, никак не связанные между собой темы. А "земля", хотя и имеет много общего с понятием "ноль", но только очень-очень упрощённо.
                  Ответить
  • kevton  | 12.11.2010 | 13:46 Ответить
    А почему тогда лампочка излучает инфракрасные волны,ещё какое то время после выключения?................................то то же!
    Это выражение вообще вне понимания:"Электроны, которые к моменту выключения протекали через лампочку, останутся в ней, а те, что утекли в розетку, — останутся там"
    ...а где тогда закон сохранения энергии?
    Ответить
    • BIGBOY > kevton | 10.04.2011 | 17:39 Ответить
      > А почему тогда лампочка излучает инфракрасные волны,ещё какое то время после выключения?

      Эти волны излучают электроны в результате разрядки контура.
      Ответить
  • jane1978  | 27.11.2010 | 00:20 Ответить
    А нам преподаватель по электротехнике всегда говорил: "Мы подключаемся не к розетке, а к линии электропередач":)
    Ответить
  • BIGBOY  | 10.04.2011 | 17:10 Ответить
    Как можно что-то объяснить детям, если сами взрослые недопонимают сути процесса?
    Многие по старинке считают, что электрический ток - это направленное движение электронов. Но физические понятия менялись, меняются и будут меняться. Сейчас полагают, что электроны не перемещаются по проводнику, а всего лишь передают энергию друг другу как по эстафете.
    Возьмем одножильный кабель и намотаем небольшую катушку в несколько витков. Поместим нашу катушку в высокочастотное электромагнитное поле.
    В катушке появиться ток. Прикоснувшись к любому из двух выводов катушки, можно получить мощный разряд, ибо ток в катушке переменный.
    Заизолируем один вывод катушки, чтобы исключить эффект конденсатора. А второй конец поднесем к противовесу (какой-нибудь металлический предмет, например батарея центрального отопления:-). С вывода катушки в противовес начнет бить разряд. Если пустить вывод катушки на землю через лампочку, будет гореть лампочка.
    Если сливать ток на землю через импровизированный разрядник, то мы заметим, что этот процесс бесконечен. Напрашивается вывод, что электрический ток и направленное движение электронов - не одно и то же. В противном случае, все электроны покинули бы нашу катушку, и течь уже было бы нечему. Но на практике, ток не прекращается.
    На самом деле, электроны способны поглощать энергию, а затем излучать ее в виде электромагнитных волн разного диапазона. При поглощении энергии электрон удаляется от ядра на более высокий энергетический уровень, а при разряде, возвращаться на исходную позицию. Это похоже на взаимодействие двух магнитов, развернутых друг к другу одинаковым полюсом. Чем больше заряд этих магнитов, тем на большее расстояние они будут друг от друга отталкиваться.
    Разряжаясь, электрон излучает электромагнитные волны разной длины. В зависимости от длины, эти волны разделяются на: инфракрасные (тепловые)волны, волны видимого диапазона и ультрафиолетовые (высокоэнергетические). Разряжаясь, электрон частично заряжает соседние электроны. Частично, высвобожденная энергия излучается в виде тепла (инфракрасные волны), а при более интенсивном насыщении - в виде видимого света.
    В вышеописанном эксперименте с катушкой, магнитное поле насыщало электроны проводника энергией, заставляя их разряжаться на соседние электроны, которые, в свою очередь, передавали энергию дальше по цепочке. В результате проводник запас энергию, величина которой почти равна величине энергии электромагнитного поля, не более того.
    Важно также отметить, что без "давления" со стороны источника питания, электрон держит заряд недолго. Он спешит разрядиться и вернуться к своему стабильному состоянию. Поэтому без постоянной подачи доп. энергии, заряд проводника вернется к нулю, так как электроны будут разряжаться до тех пор, пока эта "лишняя" энергия не будет полностью излучена в окружающее пространство.
    Поэтому при выключении лапочки, она еще некоторое время будет излучать остатки энергии в виде тепла.
    Правда еще стоит отметить, что тепло - это тоже энергия, которая может подзаряжать электроны. Например, если раскалить кусок метала, то он начинает светится, так как избыточную энергию электроны начнут излучать в виде не только тепла, но и в виде света.
    Также, если, пропускать через проводник слишком большой ток, электроны начнут выделять слишком много тепла и света, что приведет к разрушению кристаллической решетки. А это уже движение не только электронов, но и атомов )))
    Ответить
  • BIGBOY  | 10.04.2011 | 22:00 Ответить
    Относительно детских вопросов. Движение тока по электронам можно сравнить с движением воды по насосам. Правда с небольшим отличием. В очередной электрон накачка происходит пассивно, после чего он (электрон) активно разряжается по принципу "на кого бог пошлет".
    Рассмотрим постоянный ток. От источника питания ток идет по цепи на землю, или обратно на минус источника питания.
    Если мы просто присоединим некий стержень к источнику питания, то ток, как вода, под "давлением" (напряжением) хлынет в этот стержень. От электрона к электрону будет передаваться энергия до полного насыщения всех электронов данного стержня. Тут можно провести аналогию со смежными сосудами. Пока уровень заряда в обоих посудинах не уровняется, ток не прекратиться. Когда напряжение (разность уровней у смежных посудин) снизиться до нуля (тоесть уровни уровняются:-), передача электромагнитного поля прекратиться, так как электронам уже не будет куда разряжаться. Стержень превратиться в что-то на подобии обкладки конденсатора, т.е. на выходе краник закрыт, а внутри трубы вода под давлением.
    Если подставить сюда еще один проводник, то вся система начнет разряжаться на него до состояния равновесия. Процесс распределения заряда происходит постепенно и последовательно, но по времени (с нашей точки зрения), почти мгновенно.
    Работа внутри проводника выполняется в процессе заряда-разряда электронов. Если добавить лампочку в нашу неполную цепь и подать питание, то лампочка даже успеет моргнуть, хотя цепь и не замкнута. Т.е. прежде чем система придет в равновесие, разряд-заряд электронов выдаст в окружающую среду некоторое количество энергии в виде тепла, света и более высокочастотного магнитного поля.
    Если наш стержень отключить от источника питания, то он (как и любой конденсатор), начнет постепенно саморазряжаться. Это связано с тем, что "давление" со стороны источника питания пропало. А перепады потенциалов внутри проводника заставят электроны излучить всю накопленную энергию в окружающую среду в виде электромагнитных волн.
    Если мы замкнем наш контур на землю, или на минус источника питания, то в такой цепи все время будет зона низкого заряда (земля) и зона высокого заряда (питание). Система будет пытаться прийти в равновесие (как уровень воды в смежных сосудах) и поэтому энергия посредством электромагнитных волн будет бежать от электрона к электрону от большего заряда к меньшему, выполняя при этом полезную для нас работу (например излучение световых волн в нити накала), а также не очень полезную (например нагрев провода).
    Если разомкнуть цепь, то в отрезанном участке цепи энергия моментально уйдет в окружающую среду и "землю".
    Переменный ток намного интересней. Розетка - это фактически два источника питания, вместо одного. Т.е., если в резетку воткнуть провод, а второй конец этого провода воткнуть в землю, то по нему уже побежит ток. Если второй провод воткнуть во вторую дырочку розетки, а второй конец тоже "окопать" :-), то по нему тоже побежит ток, но только в противофазе к первому проводу.
    Условно назовем провода правым и левым. При подключении к лампочке, "давление" тока будет возникать в проводах попеременно. Например, сначала напряжение погонит ток из правого провода в левый, но потом в правом "давление" пропадет, зато появиться в левом и, целую сотую долю секунды, напряжение будет гнать ток из левого провода в правый. Проходя через нить накаливания, энергия будет излучаться в виде тепла и света.
    При отключении от розетки, остатки энергии, в лампочке и примыкающих проводах, разрядятся в окружающую атмосферу в виде тепла и эм-поля.
    Все электроны останутся на своих местах :-)
    Ответить
  • BIGBOY  | 10.04.2011 | 22:34 Ответить
    >
    Ответить
    • Mogiel > BIGBOY | 28.04.2011 | 18:42 Ответить
      Спасибо вам, всё так понятно написали, читаю и картинки в голове возникают, как всё происходит)
      Только одно непонятно: переменный ток в розетке. По вашей идее ток "поступает" из обеих "дырочек"?
      А как же напряжение "220 и 0"? Я всегда считала, что в одной "дырочке" напряжение 220, в другой 0, и при включении между ними, например, куска проволки, ток просто потечет из "220" в "0" и все дела.
      Ответить
      • BIG_BOY > Mogiel  | 10.05.2011 | 14:15 Ответить
        Совершенно верно. Ток течет от "220" к "0". В один момент времени один провод выступает фазой, а второй - нулем. Но со временем они меняются местами.
        Так я однажды стал жертвой подобной рокировки, когда в процессе работы, 100% ноль вдруг стал фазой.
        Как часто происходят такие перебросы я не знаю, но они происходят. Если интересно поэкспериментировать, купите китайскую отвертку с лампочкой-индикатором. Вставьте отвертку поочередно в каждую дырочку розетки. Запомните в какой дырочке лампочка горела. Спустя час, два, или больше, повторите процедуру. Рано или поздно вы увидите, что фаза перескочила с одной дырочки в другую )
        Я довольно сумбурно и скомкано пытался описать переменный ток в предыдущем посте, так что получилось путано и непонятно. Сейчас попробую все исправить.
        Мне лично, переменный ток напоминает морской прибой. Вот волна нахлынула на берег, смочила песок и отхлынула назад.
        Переменный ток называется переменным потому, что он с определенной периодичностью меняет свое направление, как морская волна. Электростанция подает нам электрические импульсы с частотой 50 Герц, т.е. 50 импульсов в секунду. Прохождение импульсов тока по цепи в графической интерпретации выглядит как синусоида (на осциллографе это выглядит как волночка "~").
        Физический смысл синусоидального тока можно описать следующим образом, условно разделив этот процесс на четыре этапа. Сначала идет нарастание синусоиды (т.е. в отрезке проводника ток достигает максимального своего значения, как бы насыщая данный проводник), затем синусоида падает до нуля (электростанция прекратила подачу энергии (импульса) и движение тока от станции к нам прекращаться. Затем опять идет нарастание синусоиды, но уже в отрицательных координатах (т.е. ток пошел в обратную сторону, от нас к электростанции), и последний, четвертый этап, это возвращение синусоиды к нулевому значению (т.е. ток опять прекращает свое течение). Затем все повторяется заново и так 50 раз в секунду.
        Так что, извините, что предыдущими своими размышлениями ввел вас в заблуждение.
        С Уважением.
        Ответить
        • Waton1975 > BIG_BOY | 04.09.2011 | 03:46 Ответить
          ноль остается нулем и фаза - фазой. ноль - это результат соединения обмоток в генераторе типа "звезда". а то что менялась фаза с одного провода на другой - человеческий фактор или намеренное переключение (например когда фазный провод где-то пробивает и утекает на землю, искать лень, а нулевой и так сойдет - он еще у генератора на земле сидит, и в других местах вдоль цепи). у меня на работе ничего не меняется, вся цепочка от генератора до потребителя жестко обозначена фаза-ноль и нарушение чревато.
          это что касается системы "фаза 220 и ноль", создаваемой "звездой".
          если брать "треугольник", то здесь грубо говоря образуются две фазы по 110. результат для потребителя тот же, кроме одного нюанса: защита. нельзя поставить защитное заземление на один из проводов, нужен третий. и соответственно, требуется двойной предохранитель, который отрубит оба провода. правда, на обычную бытовку такое не подается, так что товарищам из жилых домов можно не заморачиваться по этому поводу.
          я не стал объяснять про устройство генераторов обоих типов, думаю учебник физики сколько-то помнят, там это было
          Ответить
          • BIG_BOY > Waton1975 | 04.09.2011 | 23:18 Ответить
            Waton1975, я полностью с вами согласен. Но хотел бы обратить ваше внимание на вашу же фразу: "вся цепочка от генератора до потребителя жестко обозначена". Вот именно, если цепочка генератор-потребитель исправна и организована с толком, то фаза и не меняется. У меня, например, на работе тоже все в порядке, потому что стоят два собственных генератора (есть потребность в стабильном напряжении).
            Но вот касательно домашней электросети, то тут все туманно, обветшало и на каждый метр электропроводки тридцать три скрутки. Сеть старая и не раз делались незаконные врезки. У нас несколько домов подключено так странно, что чудесам с электричеством уже давно перестали удивляться. Привести это все в порядок очень дорого, да и желающих скинуться почти нет. Вот и мучаемся.
            А фаза у меня в доме меняется по нескольку раз в месяц, иногда даже по нескольку раз на день. Возможно, как вы и сказали, во всем виноват человеческий фактор, вернее человеческая глупость и лень.
            Так что дело тут не в генераторах.
            Ответить
Написать комментарий

Другие вопросы


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»