Дано:
Q = 9 Кл; t = 3 с
I =?
Решение:
I = Q/t = 9/3 = 3; I = 3 А
ПРИМЕР. По цепи течет ток 5 ампер. Сколько времени займет прохождение 1 кулона заряда через данную точку цепи?
Дано:
I = 5 А; Q = 1 K;
t =?
Решение:
I = Q/t; 5 = 1/t; 1/5 = t; 0,2 секунды = t
Отрицательно заряженные электроны, как правило, являются носителями заряда в электрической цепи. Следовательно, электрический ток — это поток отрицательных зарядов. Принято считать, что направление тока противоположно направлению потока электронов. Позднее было установлено, что при перемещении электрона от одного атома к другому создаются положительные заряды, называемые дырками, которые перемещаются в противоположном направлении (рис. 2–2, 2–3). Электроны и ток при этом остаются такими же.
Рис. 2–2. Когда электроны перемещаются от одного атома к другому, они вызывают появление противоположно движущихся положительных зарядов, называемых дырками.
Рис. 2–3. Направление движения электронов противоположно направлению движения дырок.
Если электроны добавляются на одном конце проводника и берутся для этого с другого конца, то по проводнику течет ток. По мере своего медленного перемещения по проводнику свободные электроны сталкиваются с атомами, освобождая при этом другие электроны. Эти новые свободные электроны перемещаются по направлению к положительно заряженному концу проводника и сталкиваются с другими атомами. Дрейф электронов от отрицательно заряженного конца проводника к положительному происходит вследствие отталкивания зарядов. Кроме того, положительно заряженный конец проводника с дефицитом электронов притягивает электроны как противоположные по знаку заряды.
Дрейф электронов происходит медленно (примерно три миллиметра в секунду), но отдельные электроны, сталкиваясь с атомами, освобождают электроны, движущиеся почти со скоростью света (2,99х108 метров). Представим себе длинную трубу, заполненную шариками для пинг-понга (рис. 2–4).
Рис. 2–4. Электроны в проводнике взаимодействуют подобно шарикам от пинг-понга в трубе.
При добавлении шарика к одному концу трубы, из другого конца трубы шарик выталкивается. Хотя отдельные шарики тратят некоторое время на перемещение по трубе, частота их столкновений может быть очень высокой.
Устройство, которое удаляет электроны с одного конца проводника (положительного) и добавляет их к другому концу проводника (отрицательному), называется источником тока. Он может рассматриваться как своеобразный насос (рис. 2–5).
Рис. 2–5. Источник напряжения может рассматриваться как насос, снабжающий нагрузку электронами и поддерживающий избыток электронов.
2–2. Вопросы
1. Дайте определение электрического тока.
2. В каких единицах измеряется сила тока?
3. Каково соотношение между силой тока, зарядом и временем?
4. Какова сила тока, если через данную точку цепи за 5 секунд проходит 15 кулон заряда?
5. Сколько времени займет перемещение 3 кулонов заряда через данную точку цепи, если по цепи течет ток 3 ампера?
6. Что заставляет электроны двигаться по проводнику только в одном направлении?
В электронике обычно встречаются очень малые и очень большие числа. Степенное представление — это метод, использующий одноразрядные числа и степени десяти для отображения больших и малых чисел. Например, 300 в степенном представлении имеет вид 3x102. Показатель степени показывает количество нулей справа или слева от десятичной занятой в числе. Например:
Если степень отрицательная, десятичная запятая перемещается влево. Например:
На рисунке 2–6 перечислены некоторые часто используемые степени десяти как положительные, так и отрицательные, а также префиксы и символы, связанные с ними.