Электрический ток

Определения и обозначения

Электрический ток — это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Упорядоченное значит, что частицы движутся не беспорядочно во все стороны, а согласованно. Это понятие помогает понять, что происходит внутри провода, когда работает электрический прибор.

Источник тока — устройство, которое создаёт условия для движения заряженных частиц в цепи. К знакомым источникам относятся батарейка и аккумулятор. Они нужны, чтобы ток мог возникать и продолжаться, а не прекращался сразу.

Электрическая цепь — соединённые между собой источник тока, провода и другие устройства, по которым может проходить ток. Пример простой цепи — батарейка, провода и лампочка. Понятие цепи помогает проверить, соединены ли все части в единый путь.

Проводник — материал, который проводит электрический ток, а изолятор почти не проводит его. Медь и алюминий служат проводниками, резина и пластмасса — изоляторами. Это различие нужно учитывать, выбирая материал для проводов и их защитного покрытия.

Как это устроено

В металлах есть заряженные частицы, которые могут перемещаться внутри материала. Когда цепь соединена с источником тока, он создаёт условия для их согласованного движения. Поэтому внутри металлического провода появляется электрический ток, хотя сам провод при этом не перемещается. Если бы заряженные частицы не могли двигаться, металл не проводил бы ток.

Источник тока нужен, чтобы поддерживать движение заряженных частиц по цепи. Батарейка, например, создаёт условия, при которых частицы начинают двигаться направленно, а не только случайно. Когда источник не подключён, такого движения по цепи не поддерживается. Поэтому прибор не будет работать от одних только проводов.

Ток проходит лишь тогда, когда у заряженных частиц есть замкнутый путь: от источника через провода и устройство обратно к источнику. Если соединение разорвано, например провод отсоединился, путь обрывается. Частицы уже не могут двигаться по полной цепи, и ток прекращается. Поэтому даже исправная лампочка не загорится при разрыве.

Провода соединяют источник с устройствами и образуют участки цепи, по которым могут двигаться заряженные частицы. Лампочка, например, включается в этот путь и использует действие электрического тока, чтобы светиться. Другие приборы тоже работают благодаря действию тока, но выполняют свои задачи. Если провод не соединяет нужные части, ток не дойдёт до устройства.

Для соединения частей цепи используют проводники, потому что заряженные частицы могут перемещаться в них. Изолятор, напротив, почти не пропускает ток, поэтому им покрывают металлическую часть провода. Покрытие не даёт человеку случайно коснуться проводника и помогает избежать опасного контакта. Изоляция нужна не только для того, чтобы провод не повредился.

Проводники и изоляторы вокруг нас

Сначала определи, хорошо ли материал проводит ток: металлы обычно относятся к проводникам, а резина и пластмасса — к изоляторам. Затем сравни это свойство с примером применения. Таблица показывает, почему в одном проводе сочетаются металлическая жила и защитное покрытие.

Разбор задач

Задача 1. Ученик назвал медь, стекло и резину. Определи, какие из этих материалов проводят электрический ток, а какие служат изоляторами.

1. Вспомним, что проводник пропускает ток, а изолятор почти не пропускает.
2. Медь — металл, поэтому она хорошо проводит ток.
3. Стекло и резина относятся к изоляторам: ток через них проходит очень плохо.

Ответ: медь — проводник, стекло и резина — изоляторы. Мы определили это по свойствам материалов, а не по тому, как они выглядят.

Задача 2. В цепи есть батарейка, лампочка и провода, но один провод отсоединён. Объясни, почему лампочка не светится, и что нужно изменить.

1. Чтобы ток проходил, все части цепи должны образовать непрерывный замкнутый путь.
2. Отсоединённый провод создаёт разрыв, поэтому заряженные частицы не могут двигаться по полной цепи.
3. Нужно восстановить соединение провода так, чтобы цепь замкнулась. Делать это следует только с безопасным источником, не касаясь оголённых проводов.

Ответ: лампочка не светится из-за разрыва цепи. Если правильно соединить провод, ток сможет проходить, и лампочка загорится.

Задача 3. Составь схему цепи, в которой батарейка включает лампочку через выключатель. Объясни, как выключатель останавливает и возобновляет ток.

1. Подготовь батарейку, лампочку, выключатель и провода.
2. Соедини их последовательно в один путь: батарейка — провод — выключатель — лампочка — провод обратно к батарейке.
3. Когда выключатель замыкает путь, цепь становится замкнутой и ток проходит через лампочку.
4. Когда выключатель размыкает путь, появляется разрыв и ток прекращается.

Ответ: выключатель включают в цепь между батарейкой и лампочкой. Он управляет током, замыкая или размыкая путь.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что ток постоянно идёт по разомкнутой цепи. Так думают, когда замечают, что провода и приборы соединены почти полностью, и не учитывают маленький разрыв. Но без замкнутого пути ток не проходит через всю цепь. Проверь себя: проследи путь от одного конца источника через прибор к другому; если есть несоединённое место, цепь разомкнута.

Ошибка: называть лампочку источником тока. Лампочка светится, когда ток проходит через неё, поэтому её легко перепутать с устройством, которое этот ток обеспечивает. Но лампочка использует действие тока, а источник создаёт условия для движения частиц. Проверь себя: в простой цепи найди батарейку — именно она является источником.

Ошибка: считать, что любой материал проводит ток одинаково хорошо. Материалы могут казаться похожими на вид, но их свойства различаются. Металлы обычно проводят ток, а резина и пластмасса почти не проводят. Проверь себя: отдели материал жилы провода от покрытия и вспомни, какую задачу выполняет каждый.

Ошибка: думать, что изоляция нужна только для прочности провода. Такое мнение возникает потому, что покрытие также защищает провод от повреждений. Однако его важная задача — не допустить опасного контакта человека с проводником. Проверь себя: спроси, что случилось бы, если бы металлическая жила была открыта; поэтому оголённые провода нельзя трогать.

Связь с другими темами

До изучения электрического тока нужно знать, что некоторые тела могут иметь электрический заряд. Заряженные частицы способны перемещаться, а их упорядоченное движение и называют током. Эти сведения помогают понять, почему одни материалы проводят ток, а другие почти нет.

Понятие тока понадобится при изучении электрических цепей и действия тока на разные устройства. Оно также связано с правилами электробезопасности: знание проводников и изоляторов помогает понять, почему опасно касаться оголённых проводов и неисправных электроприборов.

Что запомнить

• Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц.
• Для прохождения тока нужны источник тока и замкнутая цепь.
• Разрыв цепи останавливает ток.
• Провода обычно делают из проводящих материалов.
• Изоляция почти не проводит ток и помогает защищать человека.
• Нельзя касаться оголённых проводов и неисправных электроприборов.