Проводит ли ЛЕД электрический ток?

Электрические свойства снега и льда

Великий русский ученый М.В. Ломоносов первым оценил особые электрические свойства льда. В результате опытов по электризации льда он установил, что из него «выскакивает огонь с треском, буде он (лед) не имеет в себе воздушных пузырьков и по бокам не мокр. Им можно зажечь нефть». Способность льда при натирании наэлектризовываться некоторые ученые XVIII века пытались использовать (не совсем удачно) для изготовления электростатических машин трения. Известный русский физик В.В. Петров первый ставил опыты по изучению электропроводности льда.

При продувании надо льдом воздуха, очищенного от пыли и других взвешенных примесей, лед не электризуется. Если же направить на плоскую поверхность льда капельно-паровой поток, то в результате столкновения капелек воды со льдом происходит обмен зарядом и возникает положительная электризация льда и отрицательная воды. Однако, если лед покрывается пленкой воды, электризация прекращается.

При продувании надо льдом воздуха, содержащего капельки тумана нашатырного спирта, каждый литр воздуха приобретает заряд около 2·10-11 кулона. В особо плотных аммиачных туманах этот заряд может увеличиться вдвое. Лед в этих условиях получает такой же по величине заряд, но противоположный по знаку. Положительная электризация льда наблюдается и при продувании надо льдом печной сажи.

Продавливание воды через специально устроенные в образцах льда капилляры приводит к положительной электризации у льда и отрицательной у воды. Как правило, при трении о другие тела (стекло, сталь, медь) лед приобретает положительный заряд, а эти тела — отрицательный.

Но бывают и исключения. Так, при продувании сухого снега через сильно оксидированную железную решетку, у которой выход электронов за ее пределы, благодаря оксидированию поверхности облегчен, снег заряжается отрицательно.

При плавлении льда заряд находящегося над ним воздуха возрастает за счет выделения электрических зарядов из пузырьков воздуха, захваченного льдом ранее (при замерзании). Присутствие во льду примесей щелочей уменьшает и при достаточных концентрациях полностью ликвидирует дополнительную электризацию воздуха при плавлении льда.

Во время низовых метелей крупные кристаллы льда заряжаются отрицательно, а более мелкая Снежная пыль — положительно. Свежевыпавший снег во всех случаях обнаруживает более значительную электризацию, чем уже слежавшийся. При взвихривании снежной пыли в воздухе может возникать объемный заряд до 1-8 кулон м3. Особенно сильные электрические поля (до 100 в/см) наблюдаются во время снежных метелей в полярных и высокогорных областях, где за счет электризации антенн сухим снегом весьма усиливаются помехи радиосвязи — pppa.ru. Сталкиваясь с проводами линий телефонной или телеграфной связи, снежинки из метельных потоков передают им свой заряд. При хорошей изоляции от земли, заряд может накопиться такой большой, что в прилегающем воздухе возникнет коронный разряд.

Покоритель Джомолунгмы Н. Тенсинг в 1953 году в районе Южного Седла этой горной вершины на высоте 7,9 км над уровнем моря при температуре — 30°C и сухом ветре до 25 м/сек наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено при этом многочисленными электрическими искрами.

Любопытно отметить, что в сильных электрических полях кристаллы льда растут в виде тонких нитей, вытягивающихся вдоль поля. Наиболее сильные поля разрывают эти нити на множество мелких ледяных осколков.

Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато-желтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми. Обычно световые явления наблюдаются у лавин, которые движутся по снежной поверхности, и не наблюдаются у лавин, проносящихся по скалам. По-видимому, причиной свечения лавин является коронный электрический разряд наэлектризованных масс снега. На озерах Антарктики во время полярной ночи иногда возникает свечение при разламывании крупных масс озерного льда. Свечение это — результат электрического разряда, возникающего при разрушении льда.

Известную ясность в вопрос сильной электризации ледяных кристаллов во время метелей может внести рассмотрение фотоэффекта с поверхности льда. «Лабораторные исследования, показали, что фотоэлектрическая чувствительность льда значительно выше, чем у воды, и составляет около 70% фотоэлектрической чувствительности окиси меди, а для длины волны около 0,7 микрона перекрывает ее. Согласно другим данным, фотоэлектрическая чувствительность льда составляет 0,1-0,05 фотоэлектрической чувствительности цинка. Все это говорит о том, что лед имеет сравнительно высокую фотоэлектрическую чувствительность и легко может отдавать свои электроны при контакте с другими телами с меньшей чувствительностью к фотоэффекту.

Заряжение, кристаллов льда во время снежных метелей можно, объяснить за счет обмена зарядом при контакте между собой плоской грани одного кристалла льда с острым выступом другого. Допустим, что выступ на плоской грани кристалла имеет форму цилиндра — pppa.ru. Тогда электрическое поле, создаваемое периферическими электронами поверхности твердого тела в верхней части выступа будет в 2 раза больше, чем над плоской поверхностью. Если над первым выступом — цилиндром расположить второй с вдвое меньшим радиусом, над вторым — третий и т.д. вплоть до последнего выступа атомных размеров, то у конца последнего выступа электрическое поле окажется примерно в 10 раз большим, чем над плоской поверхностью.

Таким образом при контакте выступа одного кристалла льда с плоской поверхностью другого поверхностным электрическим полем электроны будут перегоняться с выступа на плоскость. Так как у мелких кристаллов относительное количество выступов больше, чем у крупных, то при контакте первые будут заряжаться положительно, а вторые отрицательно.

В поле силы тяжести затем происходит разделение зарядов. Более тяжелые кристаллы с отрицательным зарядом опускаются вниз, а более легкая снежная пыль с положительным зарядом остается взвешенной в воздухе. Таким образом во время снежных метелей у земной поверхности могут возникать сильные электрические поля, а вблизи зарядившихся от снега наземных объектов — коронные и даже искровые электрические разряды.

Источник информации: сайт pppa.ru

Другие источники по теме:
Информационные источники

1. Богородский В.В., Рудаков В.Н. Электромагнитные параметры снега, льда, пресной и морской воды / Применение радиофизических методов в океанографии и ледовых исследованиях. – Л., 1964.

2. Слуцкер Б.Д. О зависимости электрических характеристик снега от частоты / Теория и техника радиолокации, радионавигации и радиосвязи в гражданской авиации. –Рига: РКИИГА, 1978.

3. Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1957.

4. Финкильштейн М.И., Лазарев Э.И., Чижов А.Н. Радиолокационные ледомерные съемки рек, озер,водохранилищ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

5. Богородский В.В. Физические методы исследования ледников. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968.

6. Лед и снег / Под ред. У.Д. Кингерн. – М.: Мир, 1977.

Как добиться того, чтобы вода перестала проводить электричество?

Всем известно, что вода хорошо проводит электрический ток. По этой причине, например, нельзя купаться в грозу, нельзя мокрыми руками работать с электроприборами и так далее. Но проводит ли вода ток на самом деле?

На самом деле ток проводит не вода, т.е. не молекулы воды, а различные примеси, содержащиеся в ней, в частности ионы различных минеральных солей. Вода отличный растворитель, поэтому в природе в воде всегда растворено много различных примесей, которые приводят к тому, что вода в натуральном своем состоянии на Земле всегда проводит ток.

Но современные технологии, при необходимости, позволяют полностью очистить воду от всех примесей, оставив в ней только молекулы самой воды. Вода, очищенная от примесей, называется дистиллированной. Так вот дистиллированная вода электрический ток почти не проводит, а вместо этого является хорошим диэлектриком. Дистиллированная вода имеет широкое применение в технике, медицине и промышленности и вырабатывается в больших количествах. Её даже можно купить в автомагазинах и аптеках.

Однако не стоит слишком сильно полагаться на то, что вода очищена и поэтому не должна проводить ток. Дело в том, что дистиллированная вода требует особого обращения, иначе она очень быстро снова растворит в себе множество примесей и снова станет проводником. Так в быту Вам не удастся слишком долго сохранять воду настолько чистой, чтобы она не проводила ток.

Всё это означает, что меры безопасности при работе с электрическими приборами и устройствами по-прежнему нельзя нарушать. Помните, что та вода, которую Вы можете встретить в обычной жизни, всегда обладает примесями и потому является хорошим проводником электрического тока.

Дубликаты не найдены

Боюсь спросить, а к чему этот пост?

Всем известно, что пресная вода вода проводит ток плохо. Можно даже сказать, хуево она проводит ток. Лед — отличный диэлектрик. Даже вода из-под крана тоже плохо проводит ток. Иначе были бы невозможны самопальные кипятильники из лезвий.

не всем известно, но вода может быть диэлектриком. нужно лишь..

. не добавлять в нее эти два продукта

и на тизере: ссанина и соль

а я не боясь спрошу: к чему этот пост?!

ТС, ты как там, в седьмом классе физику учил, и до тебя только сейчас дошло?

Очень даже хорошо проводит! Причём происходит очень интересный эффект)) если взять 2 графитовых электрода лампочку 150Вт воду из крана и банку стекло собрать всё это так чтоб банка была последовательно с лампой включить в 220 то по началу ничего не произойдёт на электродах будет выделяться газ скорее всего водород и кислород разом переменный же ток)) но лампа светить не будет! По мере нагрева воды чаще всего булькать начинает только 1 электрод хотя возможно потому что с разных карандашей брал)) при этом лампа будет еле еле светится потом все больше и больше и по мере нагрева воды все ярче)) почему так если никакой соли туда не добавлял?)) второй интересный момент будет в том что как не старайся но увидеть как мерцает лампа не получится? Тоесть банка работает как диод?? Лампа словно горит на постоянном токе ни на камеру ни тем более на карандашный тест мерцания нет вообще!!

Именно из-за примесей в воде проводится электричество. Пользуясь неграмотностью народа барыги фильтрами показывают ужасные опыты с электролизером, а также ТДС метром.

Соли в воде не стоит называть примесями.

Отличное руководство начинающим сервисмэнам. Привезли утопленный смарт — смело бросай в дистиллят. Вопрос, как ты его потом сушить будешь.

в серной кислоте: она отлично дополнит коктейль

Начинающим сервисмэнам вряд ли доверят H2SO4

Ок, тогда во флюсе

Электрическая дуга на разъединителях ( часть 9)

Химический диод. ИСПЫТАНИЕ

На основе отзывов не предыдущий пост сделал некоторые выводы и измерения. Без говорящей головы, с осциллограммами, всё как хотели критики.

Измеряю основные параметры работы этого устройства и показываю возможность его практического применения.

Конструктивно выпрямитель состоит из пластиковой емкости, двух алюминиевых электродов, стального электрода и электролита, полученного растворением примерно двух чайных ложек пищевой соды на 200 миллилитров воды комнатной температуры.

Алюминиевый электрод сделан из 6 метров алюминиевого провода сечением 2.5 кв мм. Площадь алюминиевого электрода – около 330 кв см, но из-за того, что проволока свернута в спираль и часть витков накладывается друг на друга, рабочая площадь получается меньше.

Такая сборка функционально соответствует двум диодам, соединенным вместе анодами.

Роль общего анода играет стальной электрод.

Для электропитания стенда используется сетевой трансформатор с двумя вторичными обмотками на 13 вольт. Они нужны для получения низкого напряжения промышленной частоты 50 герц и для гальванической развязки испытательного стенда от электросети.

Схемы, измерения, провода и лампочки — в видеоролике.

Ответ на пост «Почему женщины живут дольше?»

В 7-м классе один из наших одноклассников устроил нам крутое знакомство с физикой.

Перед Новым годом класс был украшен как обычно: снежинки, дождик и гирлянда (как на фото ниже).

Кто-то из особо одаренных успел вырвать один провод из блока управления (коробочка с кнопкой вначале гирлянды) из-за чего желтые лампочки перестали светиться, но не суть.

И наш одноклассник «прикалывал» всех каким образом:

он предлагал дотронуться до трубы отопления, а сам в это время хватался за оголенный провод гирлянды и другой рукой касался человека который держит трубу.

Как итог, током било именно того кто держался за трубу.

На следующей перемене мы уже стояли хороводом, держались за руки и офигивали что нам всем пофигу, а бьёт током именно последнего, который касался трубы. Затем последним становился другой и т.д.

Когда свои руки девать некуда

Что может проточный водонагреватель: поток теплой воды на выходе проточного нагревателя с заявленной мощностью 3.5 киловатта

Под публикациями о ежегодном отключении горячей воды в комментариях часто разворачивается обмен мнениями о том, есть ли толк в проточном водонагревателе. Например, под этой недавней публикацией. Есть мнение, что либо водонагреватель должен быть очень мощным, либо поток воды на выходе будет едва теплым и очень очень слабым.

Ниже два видеоматериала общей продолжительностью чуть менее двух минут, но сначала совершенно необходимая совершенно беспощадная физика.

Требуемая мощность зависит от трех параметров.

Первый – объем воды, проходящей через водонагреватель в единицу времени. Чем больше литров в минуту – тем большая нужна мощность.

Второй – температура воды на входе. Чем она ниже – тем большая нужна мощность. Третий – требуемая температура воды на выходе. Чем она выше – тем большая нужна мощность. В общем, чем больше разность температур на входе и выходе – тем большая нужна мощность.

Зная значения этих трех параметров, можно посчитать требуемую мощность по формуле.

мощь в ваттах = (число литров в минуту) × (разность между температурами на входе и выходе) × (удельная теплоемкость) / (число секунд в минуте)

Число литров в минуту определим, измерив секундомером время наполнения мерного ведра из душа при открытой «как обычно при мытье» воде. Может получиться четыре литра в минуту – зависит от аппетитов и душа. Разность температур примем тридцать градусов – нагрев воды с десяти до сорока градусов. Удельную теплоемкость возьмем из таблицы и округлим до 4200. Число секунд в минуте примем равным 60.

. и получим 8400 ватт требуемой мощности. Столько из «обычной» розетки на 16 ампер безопасно получить нельзя, нужно правильно сделанное подключение проводом большого сечения через автоматический выключатель на большой ток в правильно доработанном вводном щите. У многих читателей общее разрешенное потребление ниже этой требуемой мощности по техническим причинам, и им о потреблении такой мощности остается только мечтать.

Чтобы обойтись «обычной» розеткой на 16 ампер, нужно снизить мощность до 3–3.5 киловатт.

С температурой водопроводной воды на входе мало что можно сделать. Ожидаемую температуру на выходе можно уменьшить, но тогда затея с водонагревателем теряет смысл. Остается уменьшать число литров в минуту.

И самое время вспомнить о технических способах экономии воды. Чтобы расходовать меньше воды, придумали душ с пониженным расходом воды. В нем меньше отверстий, а скорость воды на выходе выше. Некоторые водонагреватели идут в комплекте с такими. Вот этот видеоролик наглядно показывает разницу между «обычным» душем и душем с пониженным расходом воды.

С 0:02 по 0:12 похоже на насмешку. Все остальное время видеоролика – намного интереснее, мыться удобнее, чем при использовании ковша и кадки теплой воды с ограниченным объемом.

В следующем видеоролике автор показывает, как водонагреватель нагревает воду с 13 до 38 градусов, это 25 градусов разности температур – почти та же разность температур, что была принята в расчетах выше.

Чтобы нагреть 4 литра воды в минуту на 25 градусов, потребовалась бы мощность в семь киловатт (та же формула, что и ранее). Внимательный читатель может заметить, что это вдвое больше мощности нагревателя в видеоматериале – следовательно, в видеоматериале нагреватель нагревает вдвое меньше воды в единицу времени, это примерно два литра в минуту.

Физика беспощадна, с ней в комментариях не поспоришь. Если нужно обойтись «обычной» розеткой на 16 ампер – есть выбор. Либо мощность около трех с половиной киловатт и показанный выше душ, либо предварительный нагрев воды в чайнике или ведре, либо накопительный водонагреватель подходящего объема, либо «да ладно, холодная вода не такая и холодная».

Можно попытаться убавить поток воды и в результате еще немного повысить температуру на выходе, но в водонагревателе может сработать автоматическое отключение нагрева. Температура воды на входе зависит от конкретного водопровода и времени года, водонагреватель только повышает температуру воды на некоторую разницу, температура на выходе при этом может оказаться недостаточно интересной.

Большое спасибо автору двух показанных в этой публикации видеоматериалов. В общей сложности чуть менее двух минут видеоматериала намного полезнее, чем недели изучения рекламы, описаний, обзоров и отзывов.

Очень внимательные читатели могли обратить внимание, что в середине текста содержится такая фраза: снизить мощность до 3–3.5 киловатт. Они могли подумоть: почему там не одно значение мощности, а диапазон? А потому что закон Ома, вот почему. В зависимости от напряжения в электросети водонагреватель «на 3.5 киловатта» может потреблять больше или меньше заявленной мощности и может как заработать через автоматический выключатель на 16 ампер, так и не заработать. Об этом будет отдельная публикация.

Лед проводит электрический ток?

Проводимость льда значительно меньше, чем у жидкой воды и составляет при околонулевых температурах примерно 10^-10 См/см. Природа электропроводности льда, во всяком случае, при относительно высоких температурах, ионная. Таким образом, лед является довольно скверным изолятором, сравнимым по своим изоляционным свойствам с деревом или текстолитом. Следует учитывать, что при температурах выше -20 градусов на поверхности льда существует пленка жидкой воды, создающая значительную поверхностную проводимость. Если лед не из воды высочайшей степени очистки, а из природной или водопроводной воды, то в его толще имеются прослойки и каналы из рассола, обладающего высокой проводимостью, и полагаться на изоляционные свойства такого льда ни в коем случае нельзя.

Для того что бы проводить электрический ток льду не хватает свободно движущихся ионов. А свободно движущихся ионов нет, потому что они все вморожены в кристаллы льда.

Нет лед не может проводить ток, ибо свободно движущиеся ионы заморожены.

Но лед из соленой ( морской ) воды может провести ток от ударившей в нее молнии, но он тут же сменит свое агрегатное состояние на жидкое, закипит и начнет испарятся.

Да, проводит. Но плохо, примерно как очень чистая вода. Электропроводность льда впервые была точно измерена, вероятно, в 1912 году Джонстоном. По его данным, при минус 10°С электропроводность чистого льда равна 10 в минус 9-й степени Ом-1·см-1. Для сравнения: если просто перегнать воду, то электропроводность такой дистиллированной воды будет равна 10^-6 Ом-1·см-1, и нужно тщательно очистить ее от примесей, чтобы существенно понизить электропроводность. Затем электропроводность уточняли неоднократно на разных образцах монокристаллического и поликристаллического льда. Исследовали также зависимость электропроводности от температуры: она быстро увеличивается.

Электропроводность льда ничтожно мала. Диэлектрическая проницаемость льда составляет примерно 3,26 Ф/м (Фарад/метр). тогда как у воды порядка 80 Ф/м, что не мешает её считаться проводником достаточно неважным. а про лёд тогда и говорить нечего.

Для примера. По сухому льду иногда прокладывают оголённые электрические провода на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга, не опасаясь короткого замыкания.

Дистиллированная вода, ток не проводит, . в ней нет ионов.

Когда образуется лед, то разные соли примеси (токо проводящие ионы) остаются в остатке воды (под соленная вода замерзает и при более низких температурах) .

Поэтому лёд плохо проводит электрический ток.

Практически как дистиллированная вода.

Ой, совершенно по-разному. Это определяется конструкцией конденсатора, его структурой и материалом диэлектрика, разделяющего обкладки.

Самый простой вариант — плоский конденсатор небольшой ёмкости. Обычно это просто кусочек керамики, на который с обеих сторон нанесена металлизация, и к этой металлизации припаяны электроды. Ёмкость таких однослойных конденсаторов обычно небольшая — от единиц до сотен пикофарад. Вообще говоря, материал диэлектрика тут может быть и другим — например, слюда.

Разновидность плоских конденсаторов — трубчатые. Хотя их форма — цилиндрик, по сути этот тот же плоский конденсатор, просто свёрнутый в трубочку. Сейчас, в эпоху SMD-компонентов, это уже экзотика. Трубчатые конденсаторы бывают только керамическими. Во всяком случае, трубчатые конденсаторы с другим материалом диэлектрика мне не попадались.

Керамические конденсаторы для специальных применений — скажем, для высоковольтных цепей, — могут иметь отдельные конструктивные особенности, связанные именно с высоким напряжением. Чаще всего их конструкция оптимизирована на предмет снижения поелику возможно поверхностных токов утечки и созданию как можно более равномерного по площади электрического поля в диэлектрике.

Отдельная разновидность плоских конденсаторов — вакуумные конденсаторы. Их фишка в том, что у вакуума напрочь отсутствует зависимость диэлектрической постоянной от температуры окружающей среды. Ну что взять с вакуума. Поэтому термостабильность вакуумных конденсаторов просто замечательная — она определяется только стабильностью геометрии изделия (которую можно сделать весьма высокой).

Более сложный по конструкции — многослойный конденсатор. Тут уже имеется множество слоёв диэлектрика, разделённых слоями металлизации, и эти слои через один выводятся на две стороны. Эта структура в разрезе напоминает две вложенных друг в друга буквы Е, только палочек там куда больше трёх. Фактически это эквивалентно множеству параллельно соединённых однослойных конденсаторов, тем самым ёмкость всего изделия оказывается многократно больше, чем у однослойного примерно тех же размеров. Материал диэлектрика тут может быть весьма разнообразен — керамика, стекло, полимер (лавсан или политетрафторэтилен, он же фторопласт-4) или слюда.

Бумажные конденсаторы обычно делают намоткой металлизированной бумажной ленты, причём металлизация с двух сторон ленты немного выступает за край ленты, на каждой стороне за свой край. Тогда при сматывании такой ленты в рулончик на одном торце оказывается металл одной стороны, на другом торце — другой стороны. К ним и присоединяются внешние выводы конденсатора. Бумажные конденсаторы могут работать при весьма высокой реактивной мощности.

И совсем особая вещь — электролитические конденсаторы. Диэлектрик в них не отдельный компонент общей конструкции, а тонкая плёнка оксида, который выращивается на поверхности проводника — алюминия, титана, ванадия или ниобия. Поскольку толщина этой плёнки чрезвычайно мала (фактически речь может идти о слоях молекулярной толщины), ёмкость электролитических конденсаторов может достигать десятков тысяч микрофарад — у меня дома когда-то валялись алюминиевые банки на 100 000 мкФ. Вторым электродом тут служит электролит, в который помещается анод — или которым он пропитывается (в электролитических конденсаторов не из алюминия анод пористый).

Особенность электролитов — неэквивалентность электродов. Во всех прочих конденсаторах обкладки одинаковые — слой металла. А тут — ни фига. Тут одна обкладка — да, металл, а вот вторая — электролит. Как следствие, электролитические конденсаторы — полярные. Их можно включать в цепь только в определённой полярности. Неполярные электролиты тоже бывают, но конструктивно это просто два полярных, включённых встречно-последовательно.

Вторая особенность — они работают при сравнительно низких напряжениях (по сравнению с прочими). Ну собсно не удивительно — ведь толщина плёнки диэлектрика там никакая, и поэтому пробивная напряжённость поля достигается уже при небольшом напряжении.

И отдельный класс конденсаторов — это суперконденсаторы (ионисторы). Вот там ёмкость может достигать десятков и сотен фарад (даже не микрофарад!). Тут тоже есть электролит, но в отличие от электролитических конденсаторов, где диэлектрик — выращенная плёнка окисла, «диэлектрик» в суперконденсаторах — двойной ионный слой, возникающий на границе раздела проводник-электролит. Причём проводником тут может выступать не обязательно металл — как вам порошковый углерод, который в размерах банки из-под пива даёт площадь поверхности в два-три футбольных поля?

Такие конденсаторы используются как накопители энергии. Хотя их ёмкость в пересчёте на ампер-часы несколько меньше, чем у аккумуляторов, у них есть и определённые преимущества: намного больше долговечность, намного больше число циклов заряд-разряд (сотни тысяч!), намного бóльшие токи и того и другого, а значит — намного меньшее время зарядки, и способность работать на сильном морозе.

Почему диэлектрики не проводят ток

Для ответа на вопрос «почему же диэлектрик не проводит электрический ток?», сначала давайте вспомним что такое электрический ток, а также назовем условия, соблюдение которых необходимо для возникновения и существования электрического тока. А после этого сравним, как ведут себя проводники и диэлектрики применительно к поиску ответа на данный вопрос.

Электрическим током называется упорядоченное, то есть направленное, движение заряженных частиц под действием электрического поля. Таким образом, во-первых, для существования электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц, способных двигаться направленно. Во-вторых, требуется электрическое поле, которое бы приводило данные заряды в движение. И, конечно, должно существовать некое пространство, в котором бы происходило данное движение заряженных частиц, называемое электрическим током.

Свободные заряженные частицы имеются в большом количестве в проводниках: в металлах, в электролитах, в плазме. В медном проводе, например, это — свободные электроны, в электролите — ионы, например ионы серной кислоты (водород и оксид серы) в свинцово-кислотном аккумуляторе, в плазме — ионы и электроны, именно они движутся при электрическом разряде в ионизированном газе.

Для примера возьмем два куска медного провода, и подключим с их помощью маленькую лампочку к батарейке. Что произойдет? Лампочка начнет светиться, а значит в цепи возник постоянный электрический ток. Между концами проводников теперь имеется разность потенциалов созданная батарейкой, а значит внутри проводника начало действовать электрическое поле.

Электрическое поле заставляет электроны внешних оболочек атомов меди дрейфовать по направлению поля — от атома к атому, от атома — к следующему атому, и так далее по цепи, поскольку электроны внешних оболочек атомов металлов намного слабее связаны с ядрами, чем электроны более близких к ядрам электронных орбит. Туда, откуда ушел электрон, приходит другой электрон с отрицательной клеммы батарейки, то есть электроны свободно перемещаются по металлической цепи, легко меняя свою принадлежность к атомам.

Они как-бы идут строем вдоль кристаллической решетки металла в том направлении, в котором их толкает, пытается ускорить, электрическое поле (от минуса — к плюсу источника постоянной ЭДС), при этом на всем своем пути электроны придерживаются атомов кристаллической решетки.

Некоторые электроны по ходу своего движения врезаются в атомы (в силу того что тепловое движение колеблет всю структуру атомов вместе с электронами), в результате происходит нагрев проводника — так проявляется электрическое сопротивление проводников.

Свободные электроны в металле

Изучение металлов при помощи рентгеновских лучей, а также другими методами показало, что металлы обладают кристаллической структурой. Это означает, что они состоят из определенным образом расположенных в пространстве атомов или молекул (строю говоря, ионов), создающих правильное чередование по всем трем измерениям.

В этих условиях атомы элементов оказываются расположенными друг к другу настолько близко, что их внешние электроны в той же мере принадлежат данному атому, как и соседним, вследствие чего степень связанности электрона с каким-либо отдельным атомом практически отсутствует.

В зависимости от рода металла по крайней мере один из электронов каждого атома, иногда два электрона, а в немногих случаях и три электрона оказываются свободными в отношении своих перемещений внутри металла, под воздействием наложенных извне сил.

А что в диэлектрике? Если вместо медных проводов взять пластик, бумагу или что-нибудь подобное? Электрического тока не возникнет, лампочка не засветится. Почему? Структура диэлектрика такова, что он состоит из нейтральных молекул, которые даже под действием электрического поля не отпускают свои электроны в упорядоченное движение — просто не могут. В диэлектрике нет свободных электронов проводимости как в металле.

Внешние электроны в атоме каждой молекулы диэлектрика намертво запакованы, к тому же они участвуют во внутренних связях молекулы, при этом молекулы такого вещества в целом электрически нейтральны. Все что могут молекулы диэлектрика — поляризоваться.

Под действием приложенного к ним электрического поля, связанные электрические заряды каждой молекулы просто сместятся немного от положения равновесия, при этом заряженные частицы останутся каждая в своем атоме. Данное явление смещения зарядов называется поляризацией диэлектрика.

В результате поляризации, у поверхности диэлектрика, поляризованного таким образом приложенным к нему электрическим полем, появляются заряды, которые стремятся своим электрическим полем уменьшить внешнее электрическое поле, вызвавшее поляризацию. Способность диэлектрика ослаблять таким образом внешнее электрическое поле, называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Вода и электрический ток

Чтобы вещество смогло проводить электрический ток, в нем должны присутствовать заряженные частицы, способные свободно перемещаться через весь его объем под действием приложенного электрического поля. В металлических проводниках, например, такими заряженными частицами выступают свободные электроны, а в электролитах — положительно и отрицательно заряженные ионы.

Диэлектрики вовсе не проводят постоянный электрический ток, поскольку заряженные частицы в их структуре хотя и есть, однако они связаны друг с другом, и не могут свободно перемещаться, образуя ток.

Но переменный ток пропускают даже диэлектрики, это называется током смещения, например конденсатор в цепи переменного тока на определенной частоте будет проводить ток так, словно является проводником.

Обычная неочищенная вода

Что касается обычной воды (речной, водопроводной, особенно — морской и т. д.), то в ней всегда присутствуют растворенные минеральные вещества, которые под действием приложенного электрического поля распадаются на ионы, способные двигаться как в электролите.

По этой причине обычная неочищенная вода проводит ток, ведя себя подобно слабому электролиту. Если через такую воду попытаться пропустить ток, то в течение небольшого времени он будет через нее идти, хотя и слабо.

Теоретически идеально чистая вода

Теоретически, если воду полностью очистить от примесей, то есть удалить из ее объема абсолютно все вещества, включая соли, газы, остатки кислот, то она станет диэлектриком, и будет вести себя как изолятор.

В ней не будет ионов, способных двигаться под действием электрического поля и образовывать ток, а сами молекулы воды — электрически нейтральны. Такую воду можно было бы использовать, например, в качестве диэлектрика между пластинами конденсатора.

Реальная дистиллированная вода

Но в реальности даже дистиллированная вода (вода, очищенная путем испарения с последующей конденсацией пара) не бывает абсолютно чистой.

Есть российский ГОСТ 6709-72, определяющий массовую концентрацию остатка примесей в такой дистиллированной воде — не более 5 мг на литр, и минимальное удельное сопротивление не менее 2 кОм*м.

То есть куб дистиллированной воды со стороной длиной в 1 метр, с приложенными к нему по краям электродами, будет иметь сопротивление минимум 2 кОм. А если представить разлитую по полу дистиллированную воду, скажем, в объеме одного стакана (200 мл), то ее сопротивление в лучшем случае окажется 200 кОм. Можно сказать, что это практически — диэлектрик.

Нет смысла пытаться использовать такую воду как проводник постоянного тока. С этой точки зрения дистиллированная вода не проводит электрический ток. Ее обычно используют для коррекции плотности электролитов.

Почему стоит опасаться контакта любой воды с электричеством

Однако люди не зря боятся контакта любой воды с электричеством, особенно — с переменным напряжением из розетки. Даже сетевое напряжение с провода, упавшего в лужу воды, на которую может случайно наступить человек, способно вызвать миллиамперный переменный ток, которого будет достаточно для причинения организму вреда.

Человеческое тело и фаза из розетки, соединенные через лужу разлитой воды, образуют цепь с реактивными элементами, и если человек в такой ситуации случайно коснется заземленного предмета, то его ударит током. Вот почему необходимо избегать контакта электричества с водой. Как вы понимаете, с дистиллированной водой риск причинения вреда меньше, но он все равно остается. Поэтому лучше избегать попадания любой воды на электрические приборы.