From Wikipedia, the free encyclopedia
Електрическият ток, най-често наричан просто ток, е физическо явление, представляващо насоченото движение на електрически заряди, например под въздействието на електрическо поле. В проводници електрическите заряди са електрони, в електролити – йони (катиони и аниони), а в плазма – и двата вида. В полупроводниците носителите са електрони и дупки.
Някои естествени случаи на протичане на електрически ток са мълниите, слънчевият вятър и полярните сияния.
Електрическият ток намира широко приложение както в бита, така и в промишлеността.
Електрическите заряди могат да се нарекат още токоносители.
Електрическите заряди могат да бъдат електрони – най-често в металите и полупроводниците, йони в електролитите и газовете, както и електрони и дупки в някои полупроводници. Токоносителите в металите са електрони, намиращи се в зоната на проводимостта (енергийно състояние на електрона, намиращо се непосредствено над валентната зона при металите).
Токоносителите в електролитите са йони. Например молекулите на солите и киселините във воден разтвор се разлагат на положителни и отрицателни йони (дисоциация). Токоносители в плазмата са както електрони, така и положителни и отрицателни йони.
Токоносителите в полупроводниците са електрони при т.нар. собствен полупроводник (без примеси). В полупроводниците в които е въведен примес от донорен или акцепторен тип, се дефинират основни и неосновни токоносители, като в полупроводник с донорен примес основните токоносители са електроните, а при акцепторен примес – дупките. Погледнато реалистично, токоносители дупки не съществуват в природата. Те са въведени като понятие, за да улеснят теорията на полупроводниците и съответстват на липсата на електрони в кристалната решетка на полупроводника, което се получава при добавяне на определен примес.
Физичната величина, характеризираща протичането на електрическия ток, се нарича големината на тока. Големината на тока се бележи с I и е равна на заряда, преминал за единица време през напречното сечение на проводника:[1]
В международна система единици SI големината на тока или само токът се измерва в ампери и носи името на френския физик Андре-Мари Ампер. Токът е един ампер тогава, когато за една секунда през напречното сечение на проводника преминава заряд един кулон. Понякога разговорно вместо „големина на тока“ се използва изразът „сила на тока“ или „ампераж“, аналогично на израза „волтаж“ за електрическо напрежение.
По закона на Ом големината на тока е пропорционална на приложеното електрическо напрежение и обратно пропорционална на съпротивлението на проводника :
Мощността на електрическия ток се дава с формулата:
Плътността на тока е векторна величина, която се дава със следната формула:
където е плътността на тока, – електрическото поле и – електрическа проводимост на средата. В SI плътността на това се измерва в ампери на квадратен метър (A/m²).
Големината на електрическия ток може да се измери пряко и непряко (косвено):
Насоченото движение на положително заредени частици дава същия резултат за електрическия ток, както насоченото движение на отрицателно заредени частици, но в обратната посока. Тъй като електрическият ток може да се създава както от положително, така и от отрицателно заредени частици (или и от двете) е удобно да се избере такава посока, която да е независима от типа заряд.
Исторически за посока на тока условно е избрана посоката на движение на положително заредените частици. В металите например, където всички токоносители са отрицателно заредени, посоката на електрическия ток е обратна на посоката на движението на електрическите заряди.[2]
Когато се анализират електрически вериги, като правило посоката на тока е неизвестна. Обикновено се избира така, че всички електрически токове да текат към земята или в еднаква посока за всеки контур.
Това е трудна дефиниция, тъй като скоростта на движение на токоносителите не е равна на скоростта на разпространение на електрическото поле.
Скоростта на електрическия ток се определя от вида на материала, в който протича, и от т.нар. средна дрейфова скорост на електрона, която зависи линейно от интензитета на електрическото поле. [3][4] Нормално в проводник, в който не тече ток, електроните да се движат хаотично поради топлинната енергия на околната среда.[5] С увеличаване на интензитета на електрическото поле расте и дрейфовата скорост, като тя може да стане сравнима с топлинното движение. Това също води и до образуването на нови свободни токоносители.
Дрейфовата скорост на токоносителите не е равна на тази на светлината, въпреки че електрическата енергия, която на практика е вид електромагнитна вълна, се пренася между токоносителите с 300 000 km/s.
При протичането на електрически ток се наблюдават различни резултати в зависимост от средата. То се съпътства от редица ефекти, които могат да бъдат вредни или полезни, например:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.