Что такое электрическое поле?
Подвесим на нити заряженную гильзу и поднесем к ней наэлектризованную стеклянную палочку. Даже при отсутствии непосредственного контакта гильза на нити отклоняется от вертикального положения, притягиваясь к палочке (рис. 13).
Заряженные тела, как видим, способны взаимодействовать друг с другом на расстоянии. Как при этом передается действие от одного из этих тел к другому? Может быть, все дело в воздухе, находящемся между ними? Выясним это на опыте.
Поместим заряженный электроскоп (с вынутыми стеклами) под колокол воздушного насоса, после чего выкачаем из-под него воздух. Мы увидим, что и в безвоздушном пространстве листочки электроскопа по-прежнему будут отталкиваться друг от друга (рис. 14). Значит, в передаче электрического взаимодействия воздух не участвует. Тогда посредством чего все-таки осуществляется взаимодействие заряженных тел? Ответ на этот вопрос дали в своих работах английские ученые М. Фарадей (1791-1867) и Дж. Максвелл (1831-1879).
Согласно учению Фарадея и Максвелла, пространство, окружающее заряженное тело, отличается от пространства, находящегося вокруг ненаэлектризованных тел. Вокруг заряженных тел существует электрическое поле. С помощью этого поля и осуществляется электрическое взаимодействие.
Электрическое поле представляет собой особый вид материи, отличающийся от вещества и существующий вокруг любых заряженных тел.
Ни увидеть его, ни потрогать невозможно. О существовании электрического поля можно судить лишь по его действиям.
Основные свойства электрического поля
Простые опыты позволяют установить основные свойства электрического поля .
1. Электрическое поле заряженного тела действует с некоторой силой на всякое другое заряженное тело, оказавшееся в этом поле .
Об этом свидетельствуют все опыты по взаимодействию заряженных тел. Так, например, заряженная гильза, оказавшаяся в электрическом поле наэлектризованной палочки (см. рис. 13), подверглась действию силы притяжения к ней.
2. Вблизи заряженных тел создаваемое ими поле сильнее, а вдали слабее .
Чтобы убедиться в этом, снова обратимся к опыту с заряженной гильзой (см. рис. 13). Начнем приближать подставку с гильзой к заряженной палочке. Мы увидим, что по мере приближения гильзы к палочке угол отклонения нити от вертикали будет становиться все больше и больше (рис. 15). Увеличение этого угла свидетельствует о том, что, чем ближе гильза к источнику электрического поля (наэлектризованной палочке), тем с большей силой действует на нее это поле. Это и означает, что вблизи заряженного тела создаваемое им поле сильнее, чем вдали.
Следует иметь в виду, что не только заряженная палочка своим электрическим полем действует на заряженную гильзу, но и гильза, в свою очередь, своим электрическим полем действует на палочку. В таком взаимном действии друг на друга и проявляется электрическое взаимодействие заряженных тел.
Электрическое поле проявляется и в опытах с диэлектриками. Когда диэлектрик оказывается в электрическом поле, положительно заряженные части его молекул (атомные ядра) под действием поля смещаются в одну сторону, а отрицательно заряженные части (электроны) - в другую сторону. Это явление называют поляризацией диэлектрика . Именно поляризацией объясняются простейшие опыты по притяжению наэлектризованным телом легких кусочков бумаги. Эти кусочки в целом нейтральны. Однако в электрическом поле наэлектризованного тела (например, стеклянной палочки) они поляризуются. На той поверхности кусочка, что ближе к палочке, появляется заряд, противоположный по знаку заряду палочки. Взаимодействие с ним и приводит к притяжению кусочков бумаги к наэлектризованному телу.
Электрическая сила
Силу, с которой электрическое поле действует на заряженное тело (или частицу), называют электрической силой :
Fэл - электрическая сила.
Под действием этой силы частица, оказавшаяся в электрическом поле, приобретает ускорение а , которое можно определить с помощью второго закона Ньютона:
где m - масса данной частицы.
Со времен Фарадея для графического изображения электрического поля принято использовать силовые линии .
Силовые линии электрического поля - это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещаемую в него положительно заряженную частицу. Силовые линии поля, создаваемого положительно заряженным телом, показаны на рисунке 16, а. На рисунке 16, б изображены силовые линии поля, создаваемого отрицательно заряженным телом.
Подобную картину можно наблюдать с помощью простого устройства, называемого электрическим султаном . Сообщив ему заряд, мы увидим, как все его бумажные полоски разойдутся в разные стороны и расположатся вдоль силовых линий электрического поля (рис. 17).
Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, ее скорость в этом поле может как увеличиться, так и уменьшиться. Если заряд частицы q>0, то при движении вдоль силовых линий она будет разгоняться, а при движении в противоположном направлении тормозить. Если же заряд частицы q<0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.
Это интересно знать
Из сегодняшней темы об электрическом поле мы с вами узнали, что оно существует в пространстве, которое находится вокруг электрического заряда.
Давайте посмотрим, как с помощью силовых линий, имеющих направление можно изобразить это электрическое поле с помощью графиков:
Вам, наверное, будет интересно узнать, что в нашей атмосфере функционируют различной силы электрические поля. Если рассматривать электрическое поле с точки зрения вселенной, то обычно Земля имеет отрицательный заряд, а вот низ облаков положительный. А такие заряженные частицы, как ионы, содержаться в воздухе и его содержание меняется в зависимости от различных факторов. Эти факторы зависят, как от времени года, так и от метеоусловий и частоты атмосферы.
А так как атмосфера пронизана этими частицами, которые находясь в непрерывном движении и которым свойственны изменения то на положительные, то на отрицательные ионы, имеют свойство влиять на самочувствие и здоровье человека. А самое интересное то, что большое преобладание положительных ионов в атмосфере способны вызывать неприятные ощущения в нашем организме.
Биологическое действие электромагнитного поля
А сейчас давайте с вами поговорим о биологическом действии ЭМП на здоровье человека и его влияние на живые организмы. Оказывается, что живые организмы, которые находятся в зоне воздействия электромагнитного поля, подвержены сильным факторам его влияния.
Негативно сказывается на здоровье и самочувствии человека его длительное пребывание в области электромагнитного поля. Так, например, у человека с аллергическими заболеваниями, такое воздействие ЭМП может вызвать приступ эпилепсии. А в случае пребывания человека в электромагнитном поле более длительного времени, могут развиться заболевания не только сердечнососудистой и нервной системы, но и вызвать онкологические заболевания.
Ученые доказали, что там, где имеется сильное действие электрического поля, можно наблюдать изменения поведения и у насекомых. Это негативное воздействие может проявляться в виде агрессии, беспокойства и снижения работоспособности.
Под таким воздействием аномальное развитие можно наблюдать и среди растений. Под влиянием электромагнитного поля у растений могут измениться размеры, его форма и количество лепестков.
Интересные факты, связанные с электричеством
Открытия в области электричества является одним из важнейших достижений человека, ведь современную жизнь без этого открытия сейчас даже трудно представить.
А известно ли вам, что в некоторых районах Африки и Южной Америки есть селения, где электричество отсутствует до сих пор. И знаете, как люди выходят из этого положения? Оказывается, они освещают свои жилища с помощью таких насекомых, как светлячки. Они наполняют стеклянные банки этими насекомыми и с помощью светлячков получают свет.
Знаете ли вы, о способности пчел во время полета накапливать положительный заряд электричества? А вот у цветов электрический заряд отрицательный и благодаря этому их пыльца сама притягивается на тело пчелы. Но самое интересное, что поле такого контакта пчелы с цветком, у растения меняется электрическое поле и как бы дает сигнал другим пчелиным особям об уже отсутствии пыльцы на этом растении.
А вот в мире рыб, самыми известными электрическими охотниками, являются скаты. Чтобы обезвредить свою жертву, скат при помощи электрических разрядов парализует ее.
Известно ли вам, что самым сильным электрическим разрядом обладают электрические угри. Эти пресноводные рыбы обладают напряжение тока при разряде которого он может достигать 800 В.
Домашнее задание
1. Что такое электрическое поле?
2. Чем отличается поле от вещества?
3. Перечислите основные свойства электрического поля.
4. Что указывают силовые линии электрического поля?
5. Как находится ускорение заряженной частицы, движущейся в электрическом поле?
6. В каком случае электрическое поле увеличивает скорость частицы и в каком уменьшает ее?
7. Почему нейтральные кусочки бумаги притягиваются к наэлектризованному телу?
8. Объясните, почему после сообщения электрическому султану заряда его бумажные полоски расходятся в разные стороны.
Экспериментальное задание.
Наэлектризуйте о волосы расческу, после чего коснитесь ею маленького кусочка ваты (пушинки). Что при этом произойдет с ватой? Стряхните пушинку с расчески и, когда она окажется в воздухе, заставьте ее парить на одной и той же высоте, подставляя снизу на некотором расстоянии наэлектризованную расческу. Почему пушинка перестает падать? Что будет удерживать ее в воздухе?
С.В. Громов, И.А. Родина, Физика 9 класс
Удивительное явление получило правильное объяснение только тогда, когда физики поняли, что вокруг каждого наэлектризованного тела существует что-то такое, что воздействует на другие заряды. Это «что-то» ученые стали называть электрическим полем.
Электрическое поле неразрывно связано с зарядом, однако это не сам заряд. Поле составляет как бы своеобразное продолжение заряда в окружающем его пространстве. Поле отлично от заряда, но оно не менее реально, не менее материально, чем сам заряд.
Обнаружить существование электрического поля возле заряда можно весьма простым опытом. Для этого надо наклеить на стеклянную пластинку кружочек из станиоля или фольги, наэлектризовать его и посыпать мелкими игольчатыми кристалликами гипса или хинина. Кристаллики разложатся по линиям расходящимися лучами во все стороны от заряженного кружка. Если вырезать из фольги два кружка и им сообщить электрические заряды - одному положительный, а другому отрицательный, затем на стекло насыпать мелкие игольчатые кристаллики гипса, то под воздействием электрического поля иголочки гипса улягутся в определенном порядке; их расположение отчасти напоминает размещение железных опилок возле полюсов магнита (рис. 8).
Одноименно заряженные кружки, когда их обсыпают гипсом, дадут картину электрического поля, изображенную на рисунке 9. Благодаря гипсовым кристалликам электрическое поле между двумя наэлектризованными кружками становится видимым.
Академик А. Ф. Иоффе рассказывал, какой случай ему однажды пришлось наблюдать. Вместе с известным физиком К. Рентгеном Иоффе работал на вершине горы. И вдруг длинные волосы Рентгена распушились, а его большая борода взъерошилась так, что Рентген стал похожим на Черномора.
Внезапное превращение Рентгена в Черномора было вызвано большой тучей, проходившей в это время над вершиной горы. Туча несла с собой большой электрический заряд; между тучей и горой образовалось электрическое поле. Под влиянием этого поля волосы Рентгена расположились так же, как и кристаллики гипса между станиолевыми наэлектризованными кружочками, то есть вдоль так называемых силовых линий электрического поля.
Ларчик просто открывался
Тот ученый, который носил взад и вперед свой круг, попеременно то заряжая его, то разряжая, думал, что электрические заряды возникают сами собой из ничего, и это было ошибкой. Заряды не создавались - они и до опыта присутствовали в круге, как и во всяком теле. А электрическое поле только разделило их. Круги приобрели разноименные заряды. Эти заряды, а вместе с ними и сами круги, притягивались друг к другу с определенной силой.
Чтобы оторвать верхний круг от нижнего, приходилось приложить некоторое усилие, произвести работу. И когда ученый удалял верхний круг, на нем оказывался свободный заряд, обладающий заметной энергией; она проявляла себя при разряде круга в виде яркой искры.
Эта энергия создавалась тем усилием, которое затрачивал ученый, его работой.
Учитывая работу, которую приходится производить, двигая определенный заряд в поле, можно получить наиболее точное представление о силе электрического поля в каждой его точке.
Возьмем проводник в виде шара на изолирующей подставке, заряженный положительно. Если мы поднесем к нему шарик, заряженный также положительно, на него будет действовать сила отталкивания, направленная по продолжению радиуса шара. Чем больше эта сила, тем больше напряженность поля в данной точке.
На рисунке 11 расходящиеся прямые линии показывают направления сил, действующих на положительный заряд в поле положительно заряженного шара. Эти линии называют силовыми линиями.
Поднося наш заряженный шарик к большому шару, приходится совершать работу, преодолевая сопротивление электрических сил отталкивания. Чем ближе мы поднесем шарик к шару, тем больше совершенная нами работа. Величину, пропорциональную этой работе, назвали потенциалом. Очевидно, на одинаковых расстояниях от шара потенциал одинаков.
На рисунке замкнутые линии соединяют точки, в которых потенциал одинаков. На плоском чертеже это - окружности, а в пространстве - сферы. Поверхности, для которых потенциал одинаков, называют поверхностями уровня потенциала. Силовые линии и поверхность уровня дают представление о поле.
Разумеется, и силовые линии и поверхности уровня в действительности не существуют. Это только воображаемые линии и воображаемые поверхности, которые нам нужны для изображения сил, действующих в электрическом поле так же, как меридианы и параллели на земном глобусе нужны для указания местоположения и в действительности тоже не существуют.
Силовая линия показывает направление, в котором начнет двигаться положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Отрицательный заряд движется в противоположном направлении.
Поверхности уровня позволяют оценить величину работы, которая совершается при перемещении определенного положительного заряда из одной точки поля в другую. Для перемещения зарядов по поверхности уровня не нужно усилий, не нужна затрата работы. Переместить положительный заряд с поверхности более низкого потенциала на поверхность более высокого потенциала можно только посторонней силой, произведя работу против сил поля. 06ратный переход на более низкий уровень потенциала совершается силами самого поля, за счет энергии этого поля. Поле двух разноименных зарядов изображено на рисунке 12 - оно значительно сложнее, чем поле одиночного заряда, силовые линии его искривлены.
1. Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q . Электрические заряды выражают в кулонах (Кл). Единица заряда названа по имени французского ученого Шарля Кулона, который в 1785 г. открыл закон взаимодействия зарядов
Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
Различают два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные. Носителями положительных зарядов являются протоны - частицы, входящие в состав атомных ядер, а носителями отрицательных зарядов - электроны, частицы, образующие оболочки атомов. По модулю заряд протона равен заряду электрона. Такой заряд называют элементарным. Величина элементарного заряда .
В обычном состоянии атом электрически нейтрален, так как число протонов в его ядре равно числу электронов в оболочке. В ряде физических процессов, например в процессе трения, атомы могут терять свои внешние электроны или присоединять лишние. Тогда образуются положительно или отрицательно заряженные ионы. Появление на поверхности тела ионов называют электризацией тела. В этом случае говорят, что телу сообщен макроскопический заряд. Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число элементарных зарядов. Таким образом, электрический заряд тела – дискретная величина: . В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд. Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.
Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда :
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
2. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных.
Взаимодействие заряженных тел описывается основным законом электростатики – законом Кулона :
Сила взаимодействия F
между двумя неподвижными точечными зарядами, пропорциональна зарядам q 1
и q 2
, и обратно пропорциональна квадрату расстояния r
между ними: ,
где коэффициент пропорциональности 
, 
– электрическая постоянная,
ε – диэлектрическая проницаемость вещества.
Тезаурус (греч. thesaurus - сокровище, клад, запас, множество) - полный систематизированный набор терминов, слов, данных, семантических понятий в какой-либо области знаний с указанием на их практическое применение.
3. Электрическое поле - это разновидность материи, посредством которой осуществляется силовое взаимодействие между электрическими зарядами.
Электрическое поле порождается электрическими зарядами, находящимися в состоянии покоя (неподвижными электрическими зарядами).
Наличие электрического поля определяется поведением электрических зарядов.
По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела. Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не вносит заметного перераспределения исследуемых зарядов.
Электростатическое поле описывается двумя величинами: потенциалом (энергетическая скалярная характеристика поля) и напряженностью (силовая векторная характеристика поля).
4. Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда: .
Напряженность поля выражается в или в .
В соответствии с законом Кулона, напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю: .
Направление вектора зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор направлен по радиусу от заряда, если Q < 0, то вектор направлен к заряду.
Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии. При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.
 |
5. Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного пробного заряда из данной точки в бесконечность: .
Единица измерения потенциала – вольт (В ).
На практике под бесконечностью понимают точку пространства, в которой уже можно пренебречь силовым воздействием данного поля.
Потенциал электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равен: .
Знак потенциала определяется знаком заряда, создающего поле.
Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле называют напряжением и обозначают буквой .
Электростатическое поле обладает важным свойством:
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.
Силовые поля, обладающие этим свойством, называют потенциальными.
Для наглядного представления электрического поля наряду с силовыми линиями используют эквипотенциальные поверхности. Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения, называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью равного потенциала. Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.
6. Суперпозиция электрического поля.
Если с помощью пробного заряда исследуется электрическое поле, создаваемое несколькими заряженными телами, то результирующая сила оказывается равной геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого заряженного тела в отдельности.
Следовательно, напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности (принцип суперпозиции напряженности ): .
Потенциал электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна алгебраической сумме потенциалов электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности (принцип суперпозиции потенциала ): .
7. Примеры электростатических полей.
Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим .
 |
· Электрическое поле, созданное неподвижным точечным зарядом называется кулоновским . В кулоновском поле величины напряженности и потенциала для каждой точки про-странства связаны соотношением: .
· 
Электрическое поле, напряженность во всех точках которого одинакова, называется однородным
. Однородное поле можно создать между двумя параллельными, разноименно заряжен-ными плоскостями. В однородном поле величина напряжения (разности потенциалов) между любыми двумя точками зависит от напряженности и расстояния между этими точками: .
· Электрическим диполем
называется система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов (+q, -q), расстояние l
между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля (l<
Плечо диполя l - вектор, направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними.
Электрический момент диполя (дипольный момент) - вектор, совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению модуля заряда на плечо: .
Потенциал любой точки поля, созданного диполем пропорционален проекции дипольного момента на прямую, проведенную к данной точке из дипольного момента:
 |
/
Разность потенциалов между любыми двумя точками поля, созданного диполем, пропорциональна проекции дипольного момента на прямую, соединяющую эти точки:
,
где β – угол, под которым данные точки видны из диполя.
Если электрический диполь поместить в центр равностороннего треугольника, то напряжения (разности потенциалов) между вершинами этого треугольника будут относиться как проекции дипольного момента на его стороны:
.
Это свойство поля, созданного диполем лежит в основе электрокардиографии.
8. Электроемкость - скалярная, физическая величина характеризующая способность проводника или системы проводников накапливать электрический заряд и, следовательно, электрическую энергию. Электроемкость измеряется в фарадах (Ф), (названа в честь Майкла Фарадея).
Различают электроемкость уединенного проводника и системы проводников (в частности, конденсаторов).
Уединенным называется проводник, расположенный вдали от других заряженных и незаряженных тел так, что они не оказывают на этот проводник никакого влияния.
Электрической ёмкостью уединенного проводника называется отношение заряда проводника к его потенциалу: .
Электроемкость уединенной сферы радиуса R : .
Электроемкостью двух проводников называют физическую величину, численно равную заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой, для того чтобы изменить разность потенциалов между ними на 1 В:
Система, состоящая из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, представляет собой конденсатор - накопитель электрических зарядов. Электроемкость плоского конденсатора вычисляется по формуле: ,
где S - площадь одного из проводников (обкладки), a d – толщина слоя диэлектрика и зазора между проводниками (обкладками).
В электрическую цепь конденсаторы можно подключать последовательно и параллельно, при этом электроемкость системы конденсаторов будет вычисляться, соответственно, по формулам: и 
Заряженный конденсатор обладает энергией: 
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. Электри́ческий ток - упорядоченное нескомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля.
Свободные электрические заряды – заряженные частицы одного знака, способные перемещаться под действием электрического поля.
Такими частицами могут являться: в проводниках - электроны, в электролитах - ионы (катионы и анионы), в газах - ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях - электроны, в полупроводниках - электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).
Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения электронов.
Связанные заряды – разноименные заряды, входящие в состав атомов (или молекул), которые не могут перемещаться под действием электрического поля независимо друг от друга.
По способности проводить электрический ток вещества делятся на проводники и диэлектрики.
Проводники – вещества имеющие свободные электрические заряды, т.е. которые могут проводить электрический ток.
Диэлектрики – вещества, которые при обычных условиях практически не проводят электрический ток.
Таким образом, для существования электрического тока в веществе необходимо выполнение двух условий:
· наличие свободных зарядов в веществе;
· наличие электрического поля, которое приводит в движение заряженные частицы.
2. Для количественной оценки тока в электрической цепи служит понятие силы тока.
Сила тока - это количество электрического заряда q, протекающего через поперечное сечение проводника в единицу времени: . Единица измерения силы тока - ампер (А).
Плотностью тока называется вектор, модуль которого равен отношению силы тока, протекающего через некоторую поверхность, перпендикулярную направлению тока, к величине этой площади этой, а направление вектора совпадает с направлением движения положительного заряда в токе: [А/м 2 ] и , где n – концентрация свободных зарядов в веществе и - скорость их движения под действием электрического поля.
Различают постоянный и переменный ток.
Постоянный ток - ток, направление и величина (сила тока) которого не меняется с течением времени.
Переменный ток - это ток, направление и величина которого меняется во времени. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону.
3. Важной характеристикой электрической цепи служит сопротивление: от его значения зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении.
Сопротивление проводника представляет собой своеобразную меру противодействия проводника протеканию в нем электрического тока. Электрическое сопротивление измеряется в омах (Ом).
Сопротивление зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения: , где ρ - удельное сопротивление проводника.
Широко используется и величина, обратная сопротивлению, которая называется проводимостью: . Проводимость сопротивление измеряется в сименсах (См).
Удельное сопротивление (СИ) численно равно сопротивлению проводника, имеющего форму куба с ребром 1 м, если ток проходит между двумя противоположными гранями куба.
Сопротивление проводников изменяется при изменении их температуры. С повышением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается:
Где - удельное сопротивление проводника при температуре 0°C, α - термический коэффициент сопротивления, показывающий относительное приращение удельного сопротивления при нагревании проводника на 1°С.
Сопротивление растворов электролитов уменьшается с повышением температуры .
4. Закон Ома. Зависимость между разностью потенциалов (напряжением) на зажимах электрической цепи, сопротивлением и током в цепи выражается законом Ома.
Для участка цеписила тока прямо пропорциональна значению приложенного напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению проводника: .
Для замкнутой электрической цепи сила тока прямо пропорциональна значению ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи: .
5. Прохождение электрического тока через вещество сопровождается электромагнитным, тепловым и химическим действием.
Электромагнитное действие электрического тока проявляется в том, что любой электрический ток создает в окружающем пространстве магнитное поле. Величина и направление магнитного поля зависит от сила тока и формы проводника.
Величина вектора магнитной индукции на расстоянии d
от прямолинейного проводника с током I
, 
- магнитная постоянная, - магнитная проницаемость вещества.
Величина вектора магнитной индукции в центре витка радиуса R , по которому проходит ток силой I .
Направление вектора магнитной индукции определяется правилом «правого винта»: если винт вращать по направлению тока, то вектор индукции по направлению совпадает с линейным движением правого винта (вкручивается или выкручивается).
Тепловое действие
проявляется в том, что при прохождении тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Эта работа выделяется в виде тепла, количество которого пропорционально приложенному напряжению, силе и времени протекания тока: 
Эта зависимость называется законом Джоуля-Ленца.
Химическое действие тока наблюдается в электролитах и связано с электролизом. Электро́лиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами - проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом - отрицательный. Положительные ионы - катионы - (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) - движутся к катоду, отрицательные ионы - анионы - (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) - движутся к аноду.
В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду, прошедшему через электролит: (закон Фарадея).
Коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества : , где М – молярная масса образовавшегося вещества, z - валентность иона и F – постоянная Фарадея.
6. Электробезопасность.
Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление человека при сухой и неповрежденной коже колеблется от 3 до 100 кОм.
Основным фактором, обуславливающим исход поражения током, является величина проходящего через тело тока. По технике безопасности, безопасным считается ток, длительное прохождение которого через организм человека не причиняет ему вреда и не вызывает никаких ощущений. Его величина не превышает 50 мкА. Минимально ощутимый человеком переменный ток составляет около 1 мА. Опасным для жизни человека переменный ток становится начиная с силы примерно 0,01 А, а постоянный - с 0,05 А. Под воздействием тока такой силы, человек еще способен самостоятельно оторваться от токоведущей части. Смертельным для человека считается ток начиная с силы примерно в 0,05 А.
Электрический заряд создает в окружающем его пространстве электрическое поле. Отличительной особенностью электрического поля является его способность действовать на заряженные частицы, помещенные в поле. Благодаря электрическому полю осуществляется взаимное притяжение или отталкивание заряженных тел, т. е. силовое взаимодействие согласно закону Кулона.
О наличии электрического поля и о его интенсивности можно судить по механической силе F, действующей на заряженную частицу q, находящуюся в этом поле. Так как движение свободной частицы происходит под действием этой силы, то направление электрического поля принято считать совпадающим с направлением силы F, действующей на положительно заряженную частицу.
Механическая сила, с которой поле действует на единичный положительный заряд, помещенный в данной точке, называется напряженностью электрического поля и обозначается буквой ε .
Согласно этому определению
ε = P/q.
В Международной системе единиц (СИ) напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр: в/м.
Напряженность электрического поля как любая механическая сила характеризуется как численным значением, так и направлением в пространстве (рис. 5), т. е. является векторной величиной. Она изображается на чертеже отрезком, длина которого в определенном масштабе выражает числовое значение величины ε , а стрелка указывает ее направление.
Электрическое поле удобно изображать графически с помощью так, называемых силовых линий: касательная, нанесенная в каждой точке этих линий, совпадает с вектором напряженности ε в этой точке поля. Если в формуле Кулона один из зарядов принять равным единице, то мы получим силу, действующую на единицу заряда, т. е. напряженность электрического поля. Поэтому для напряженности электрического поля
На рис. 6, а графически показана напряженность электрического поля в точках А и В, удаленных на расстояние r 1 и r 2 от положительного заряда 9, помещенного в какой-либо среде. Как видно из чертежа, напряженность поля достаточно малого (точечного) положительного заряда направлена от заряда вдоль радиуса. Напряженность поля в точках А и В, разноудаленных от заряда q, различна и убывает по мере удаления от заряда q обратно пропорционально квадрату расстояния. На рис. 6, б графически показана напряженность электрического поля в точках А и В, удаленных на расстояние r 1 и r 2 от одиночного отрицательного заряда -q, находящегося в какой-либо среде. Напряженность поля в этом случае направлена вдоль радиуса к заряду.
Рассмотрим теперь, чему равна напряженность поля, созданного двумя электрическими зарядами +q 1 и -q 2 , в некоторой точке А (рис. 7). Если убрать заряд -q 2 , то напряженность поля в точке A, созданная зарядом +q 1 , будет ε 1 . Наоборот, если убрать заряд +q 1 , то напряженность поля в точке A, созданная зарядом -q 2 , будет ε 2 . Так как напряженности ε 1 и ε 2 направлены под углом одна к другой, то для получения результирующей напряженности поля ε от совместного действия зарядов +q 1 и -q 2 необходимо напряженности ε 1 и ε 2 сложить по правилу параллелограмма. Тем же способом можно вычислить и построить напряженность в любой точке поля при любом числе электрических зарядов.
Положительный электрический заряд, внесенный в поле положительно заряженного тела шарообразной формы, будет отталкиваться по прямой линии, являющейся продолжением радиуса заряженного тела. Помещая электрический заряд в различные точки поля заряженного шара и отмечая траектории движения заряда под действием его электрических сил, мы получим ряд радиальных прямых, расходящихся от шара во все стороны. Эти воображаемые линии, по которым стремится двигаться положительный, лишенный инерции заряд, внесенный в электрическое поле, как было указано выше, называются электрическими силовыми линиями. Ясно, что в электрическом поле можно провести любое число силовых линий. С помощью силовых линий можно графически изобразить не только направление, но и величину напряженности электрического поля в данной точке. Если условиться проводить силовые линии так, чтобы через квадратный сантиметр поверхности, перпендикулярной к этим линиям в данной точке поля, проходило такое их количество, которое было бы равно напряженности поля в этой точке, то этот графический прием позволит нам судить о величине напряженности в данной точке поля по густоте силовых линий.
На рис. 8, а дано электрическое поле положительно заряженного шара, удаленного от других зарядов, а на рис. 8, б дано поле отрицательно заряженного шара.
Рассмотрим более сложное электрическое поле между двумя разноименными точечными зарядами (рис. 9, а). Возьмем точку А и построим для нее вектор напряженности с учетом одновременного действия двух заряженных тел. На конце вектора напряженности ε 1 ставим точку Б и строим вектор напряжения в этой точке. В точке В, установленной на конце вектора напряженности ε 2 , строим вектор напряженности и т. д. Ломаная линия АБВГД показывает направление электрического поля в точках А, Б, В, Г и Д. При большем числе промежуточных точек (рис. 9, б) ломаная линия, соединяющая эти точки, будет точнее передавать направления поля.
Точное представление о направлении поля даст линия с бесконечно большим числом этих точек на ней. При этом ломаная линия переходит в некоторую плавную кривую (рис. 9, в). Направление поля в данной точке совпадает с вектором напряженности и может быть указано направлением касательной к силовой линии в этой же точке.
На рис. 10, а дано изображение электрического поля двух физически точечных разноименных зарядов, а на рис. 10, б - двух одноименных зарядов.
Электрическое поле, напряженность которого в разных точках пространства одинакова по величине и по направлению, называется однородным, или равномерным. Практически однородное поле получается между большими параллельными пластинами (рис. 11).
Однородное электрическое поле изображается параллельными линиями, расположенными на одинаковых расстояниях одна от другой.
Так как одноименные заряды взаимно отталкиваются, то электрический заряд сосредоточивается только на внешней поверхности проводника. Количество электричества, приходящееся на единицу поверхности заряженного тела, называется поверхностной плотностью электрического заряда. Величина плотности электрического заряда зависит от количества электричества на теле, а также от формы поверхности проводника. На телах правильной формы (шар, очень длинные проводники круглого сечения) электрический заряд распределяется равномерно. Поэтому поверхностная плотность электрического заряда во всех точках поверхности таких тел будет одинакова.
На проводниках неправильной формы заряд распределяется неравномерно. Большая плотность электричества будет на выступах, выпуклостях, меньшая - во впадинах, углублениях. Особенно велика плотность электричества на остриях. Поэтому части заряда, находящиеся на острие тела неправильной формы, будут испытывать силы отталкивания, стремящиеся удалить эти части заряда с поверхности тела. Большая часть заряда, скопившаяся на острие проводника, может образовать в месте сильное электрическое поле, под влиянием которого воздух (или другой диэлектрик) будет ионизирован и станет проводящим. В этом случае электрический заряд, как говорят, начинает стекать с острия. Во избежание этого в электротехнике высоких напряжений на проводниках тщательно устраняют острые углы, концы, выступы.
