Электр тогы

Электр тогы — ирекле корылмалы кисәкчәләрнең, мәсәлән, электр кыры тәэсирендә билгеле тәртиптә компенсацияләнмәгән хәрәкәте. Мондый кисәкчәләр булып: үткәргечләрдә — электроннар, электролитларда — ионнар (катионнар һәм анионнар), газларда - ионнар һәм электроннар, вакуумда билгеле шартларда - электроннар, ярымүткәргечләрдә — электроннар һәм тишекләр (электрон-тишек үткәрүчәнлеге) булып торырга мөмкин. Электр тогы энергетикада энергияне арага тапшыру өчен киң кулланыла. Медицинада электр тогын реанимациядә, баш миенең билгеле өлкәләрнең электростимуляциясендә кулланалар. Электр корылма төшүе (разряд) махсус шифаханәләрдә Паркинсон авыруы һәм эпилепсияне дәвалау өчен, шулай ук электрофорез өчен кулланыла. Йөрәк мышцасын импульс тогы белән стимуляцияләүче ритм йөртүчесен брадикардия авыруы булганда кулланалар .

Сыйфатламалар

Ток юнәлеше үткәргечтә уңай корылмаларның юнәлеше белән бер үк икәнлеге тарихи кабул ителгән. Шул ук вакытта бердәнбер ток йөртүче кисәкчәләр булып тискәре кисәкчәләр торса (мәсәлән, металлда электроннар), ток юнәлеше электрон юнәлешенә капма-каршы була. Үткәргечләрдә кисәкчәләрнең юнәлешле хәрәкәтнең тизлеге үткәргечнең материалына, кисәкчәләрнең массасына һәм корылмасына, әйләнә-тирә температурага, куелган потенциаллар тизлегенә бәйле һәм яктылык тизлегеннән шактый кимрәк зурлык тәшкил итә. Билгеле тәртиптә хәрәкәте исәбенә 1 с эчендә үткәргечтә электроннар 0,1 мм дан азрак арага күчәләр. Моңа да карамастан, электр тогының үзенең таралыш тизлеге яктылык тизлегенә тигез, ягъни электромагнит дулкыны фронтының таралыш тизлегенә тигез. даими (инг. direct current, DC) һәм алмаш (инг. alternating current, AC) токларны аералар.

• Даими ток — вакыт белән зурлыгы һәм юнәлеше әз үзгәрә торган ток.
• Алмаш ток — вакыт белән юнәлеше һәм зурлыгы үзгәрә торган ток. Алмаш токлар арасында төп ток булып зурлыгы синусоидаль закон буенча үзгәрүче ток тора. Бу очракта үткәргечнең һәрбер очның потенциалы башка үткәргечнең очның потенциалына караганда уңайдан тискәрегә үзгәреп тора, шул вакытта барлык ара потенциаллар үтелә (нуль потенциалын да кертеп). Нәтиҗәдә юнәлешен гел үзгәртеп тора торган ток барлыкка килә: бер юнәлештә хәрәкәтләнгәндә ул амплитуда зурлыгы дип аталган максимумга кадәр арта, аннан соң кими, ниндидер мизгелдә нульгә тигез була, аннан соң янә арта, әмма бу юлы икенче юнәлештә һәм шулай ук максималь дәрәҗәгә җитә, ноль аша үтәр өчен кими, моннан соң цикл яңадан башлана.
  Бер шундый цикл үтә торган вакыт (токның ике юнәлешкә дә үзгәрүен кертеп), алмаш токның периоды дип атала. Вакыт берәмлеге дәвамында ток башкарган периодлар микъдары ешлык атамасы астында билгеле. Ешлык герцларда үлчәнә, бер Герц секундка бер периодка тәңгәл килә.

Алмаш югары ешлык тогы үткәргеч өслегенә кысрыклап чыгарыла, бу эффект кабык эффекты (скин-эффект) дип атала.

Ток зурлыгы һәм тыгызлыгы

Ток зурлыгы дип үткәргечнең аркылы киселеше аша берникадәр вакыт эчендә үткән корылма микъдарының шул вакыт арасына нисбәтенә тигез физик зурлыкны атыйлар. СИ системасында ток зурлыгы Амперларда үлчәнә. Ом законы буенча чылбыр өлеше өчен ток зурлыгы $I$ бу чылбыр өлешенә куелган көчәнешкә $U$ туры пропорциональ һәм бу чылбыр өлешенең үткәргеченең каршылыгына $R$ кире пропорциональ :

$I = \frac{U}{R}$

Ток тыгызлыгы дип модуле ток юнәлешенә перпендикуляр ниндидер бер мәйданчык аша үтүче ток зурлыгының бу мәйданчык зурлыгына нисбәтенә тигез, ә вектор юнәлеше токта уңай корылманың хәрәкәт юнәлеше белән бер булган вектор атала. Ом законы буенча мохиттә ток тыгызлыгы $\vec{j}$ электр кырының көчәнүенә (напряженность) $\vec{E}$ һәм мохитнең үткәрүчәнлегенә пропорциональ:

$\vec{j} = \sigma\vec{E}$

СИ системасында ток тыгызлыгы квадрат метрга бүленгән амперларда үлчәнә.

Егәрлек

Үткәргечтә ток булганда каршылык көчләренә каршы эш башкарыла. Бу эш җылылык рәвешендә чыгарыла. Җылылык югалтулары егәрлеге дип вакыт берәмлеге эчендә чыгарылган җылылык микъдарына тигез зурлык атала. Джоуль — Ленц законы буенча үткәргечтә җылылык югалтулар егәрлеге үтүче токның зурлыгына һәм куелган көчәнешкә пропорциональ:

$P = IU = I^2R = \frac{U^2}{R}$

Егәрлек Ваттларда үлчәнә. Тоташ мохиттә югалтуларның күләм зурлыгы $p$ бу ноктада ток тыгызлыгы векторы $\vec{j}$ белән электр кырының көчәнүе $\vec{E}$ белән скаляр тапкырлама белән билгеләнә:

$p = \left(\vec{j}\vec{E}\right) = \sigma E^2 = \frac{j^2}{\sigma}$

Күләм егәрлеге кубик метрларга бүленгән Ваттларда үлчәнә.

Күчеш тогы

Кайвакыт җылылык өчен күчеш тогы билгеләмәсен кертәләр. Билгеләмә буенча, ток күчеше тыгызлыгы $\vec{j_D}$ — ул электр кырның $\vec{E}$ вакыт белән үзгәрүе тизлегенә тигез вектор зурлыгы:

$\vec{j_D} = \frac{\partial\vec{E}}{\partial t}$

Эш шунда ки, электр кыры үзгәргәндә, ток үткәндә кебек үк, магнит кырының генерациясе була, бу ике процессны бер-берсенә охшаш ясый. Моннан тыш электр кырының үзгәрүе гадәттә энергия тапшыруы белән бара. Мәсәлән, конденсаторның корылма алуы һәм бирүе вакытында, аның тәлинкәләре арасында корылмалы кисәкчәләрнең хәрәкәте булмаса да, аның аша берникадәр энергия ташучы һәм үзешчән рәвешле электр чылбырын тоташтыручы күчеш тогы турында сүз алып баралар. Конденсаторда күчеш тогы $I_D$ түбәндәге формула буенча билгеләнә:

$I_D = \frac{{\rm d}Q}{{\rm d}t} = C\frac{{\rm d}U}{{\rm d}t}$,

монда $Q$ — конденсатор тәлинкәләрендә корылма, $U$ — тәлинкәләр арасында потенциаллар аермасы, $C$ — конденсаторның сыйдырышлыгы. Күчеш тогы электр тогы түгел, чөнки ул электр корылмалы кисәкчәләр күчерү белән бәйле түгел.

Электр куркынычсызлыгы

Кешенең тәне электр тогы үткәргече булып тора. Кешенең каршылыгы тән коры һәм җәрәхәтләнмәгән булганда 3 тән алып 100 кОм га кадәр тирбәлә. Кеше яки хайван организмы аша үткәрелгән ток, түбәндәге гамәлләр кыла:

• термик (пешүләр, кан үткәрүче куышлыкларның җылынуы һәм җәрәхәте);
• электролитик (канның таркалуы, физик-химик составы бозылуы);
• биологик (организм тукымаларның ярсынуы һәм борчылуы, ирексездән мускул кыскартулары)

Ток сугуының нәтиҗәсен билгеләүче төп фактор булып, кеше тәне аша үтүче ток зурлыгы булып тора. Куркынычсызлык техникасы буенча электр тогы түбәндәгечә классификацияләнә:

• куркынычсыз дип кеше организмы аша дәвамлы үтүе зарар китерми торган һәм берничек тә сизелми торган ток санала, аның зурлыгы 50 мкА дан да зуррак түгел;
• минималь сизелә торган – кеше сизә торган минималь алмаш ток 1 мА чамасы;
• җибәрми торган ток дип, кеше үз ихтыяр көче белән ток йөртүче өлештән кулын ала алмый торган зурлыктагы токны атыйлар. Алмаш ток өчен бу якынча 10-15 мА, даими ток өчен — 50 мА;
• фибрилляцион бусага дип 100 мА чамасы алмаш ток зурлыгы атала, аның 0.5 секундтан озаграк тәэсире зур ихтималлылык (вероятность) белән йөрәк мышцаларның фибрилляциясенә китерә. Бу бусаганы шартлы рәвештә кеше өчен үлем китерә торган дип санала.

Шулай ук карагыз

• Сукбай токлар (блуждающие токи)
• Агып китү тогы (ток утечки)
• Нульгә тоташтыру (зануление)
• Җиргә тоташтыру (заземление)
• Электр корылмасы
• Электр корылмасы төшүе (разряд)
• Көчәнеш
• Яшен

Сылтамалар

• Allaboutcircuits.com, a useful site introducing electricity and electronics