Содержание

Как в реальности протекает электрический ток? | Полезные статьи

Существование современного мира невозможно представить без электрического тока. Он обеспечивает функционирование огромного множества устройств и электроприборов, а также целых систем. Понятие «электрический ток» помогает провести аналогию между этим явлением и протеканием жидкости, что придает данному термину некоторую наглядность. 
Электрический ток протекает благодаря тому, что электромагнитное поле движется вдоль проводящей среды со скоростью, примерно равной скорости света. Данное движение идет в направлении от большего потенциала к меньшему, то есть от «+» к «-». Одновременно с этим носители зарядов перемещаются с чуть медленнее и в разных направлениях (в зависимости от материала).

Какие бывают носители зарядов?

Существуют два вида носителей зарядов – отрицательные и положительные. Заряд со знаком «минус» может иметь ионы и электроны, а положительный заряд в основном имеют только ионы.

Отрицательные заряды перемещаются в направлении большему потенциала, а положительные – наоборот. Это движение и приводит к появлению электрического тока.
Данная неопределенность устранена в общепринятом правиле, которое гласит, что ток всегда протекает от «+» к «-», вне зависимости от типа зарядов.

 

Как заряды движутся в металлах?

Почти все металлы, применяемые в электротехнике, не содержат ионов, поскольку пребывают в твердом состоянии.
Для них свойственна проводимость электронного типа. Это означает, что свободные электроны, выступающие в роли носителей зарядов, движутся в направлении, обратном току. 

Металлы обладают относительно низким электрическим сопротивлением. Если разность потенциалов отсутствует, электрическое поле срывает электроны со своих орбит. По этой причине при небольшой разности потенциалов возникает значимое количество носителей зарядов. 

 

Как заряды движутся в полупроводниках?

Полупроводники имеют гораздо более низкую проводимость, чем металлы (в условиях комнатной температуры).

Существуют полупроводники двух типов – n и p. Полупроводники первого типа содержат избыток электронов. Когда они переходят к p-типу, возникает их недостаток. Остальные электроны без особых трудностей перемещаются по своим возможным местам внутри атома. Это равноценно движению зарядов со знаком «+».
Поскольку в полупроводниках электроны слабо связаны с атомами, при повышении температуры изменяется количество несвязанных электронов, и проводимость полупроводника быстро возрастает.
Вывод: в полупроводниках заряды могут двигаться в направлении протекания тока или же в противоположном направлении (p- и n-тип соответственно).

Как заряды движутся в газах и жидкостях?

В жидкостях и газах носителями зарядов выступают ионы, которые бывают отрицательными (так называемые катионы) и положительными (анионы). Если количество катионов больше, они движутся обратно направлению тока. Если же преобладают анионы, их движение совпадает с направлением тока. 

Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток в проводниках.

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов (отрицательно заряженных частиц) в жидких и газообразных телах это движение ионов (положительно заряженных частиц). Более того ток бывает постоянным и переменным, и у них совсем разное движение электрических зарядов. Чтобы хорошо понять и усвоить тему движение тока в проводниках пожалуй сначала нужно более подробно разобраться с основами электрофизики. Именно с этого я и начну.

Итак, как вообще происходит движение электрического тока? Известно, что вещества состоят из атомов. Это элементарные частицы вещества. Строение атома напоминает нашу солнечную систему, где в центре расположено ядро атома. Оно состоит из плотно прижатых друг к другу протонов (положительных электрических частиц) и нейтронов (электрически нейтральных частиц). Вокруг этого ядра с огромной скоростью по своим орбитам вращаются электроны (более мелкие частицы, имеющие отрицательный заряд).

У разных веществ количество электронов и орбит, по которым они вращаются, может быть различным. Атомы твердых веществ имеют так называемую кристаллическую решетку. Это структура вещества, по которой в определенной порядке располагаются атомы относительно друг друга.

А где же тут может возникнуть электрический ток? Оказывается, что у некоторых веществ (проводников тока) электроны, что наиболее удалены от своего ядра, могут отрываться от атома и переходить на соседний атом. Это движение электронов называется свободным. Просто электроны перемещаются внутри вещества от одного атома к другому. Но вот если к этому веществу (электрическому проводнику) подключить внешнее электромагнитное поле, тем самым создав электрическую цепь, то все свободные электроны начнут двигаться в одном направлении. Именно это и есть движение электрического тока внутри проводника.

Теперь давайте разберемся с тем, что собой представляет постоянный и переменный ток. Итак, постоянный ток всегда движется только в одном направлении. Как говорилось в самом начале — в твердых телах движутся электроны, а в жидких и газообразных движутся ионы. Электроны, это отрицательно  заряженные частицы. Следовательно, в твердых телах электрический ток течет от минуса к плюсу источника питания (перемещаются электроны по электрической цепи). В жидкостях и газах ток движется сразу в двух направлениях, а точнее, одновременно, электроны текут к плюсу, а ионы (отдельные атомы, что не связаны между собой кристаллической решеткой, они каждый сам по себе) текут к минусу источника питания.

Учеными же было принято официально считать, что движение происходит от плюса к минусу (наоборот, чем это происходит в действительности). Так что, с научной точки зрения правильно говорить, что электрический ток движется от плюса к минусу, а с  реальной точки зрения (электрофизическая природа) правильнее полагать, что ток течет от минуса к плюсу (в твердых телах). Наверное это сделано для какого-то удобства.

Теперь, что касается переменного электрического тока. Тут уже немного все сложнее. Если в случае постоянного тока движение заряженных частиц имеет только одно направление (физически электроны со знаком минус текут к плюсу), то при переменном токе направление движения периодически меняется на противоположное. Вы наверное слышали, что в обычной городской электросети переменное напряжение величиной 220 вольт и стандартной частотой 50 герц. Так вот эти 50 герц говорят о том, что электрический ток за одну секунду успевает 50 раз пройти полный цикл, имеющий синусоидальную форму. Фактически за одну секунду направление тока меняется аж 100 раз (за один цикл меняется два раза).

P.S. Направление тока в электрических схемах имеет важное значение. Во многих случаях если схема рассчитана на одно направление тока, а вы случайно его поменяете на противоположный или вместо постоянного тока подключите переменный, то скорее всего устройство просто выйдет из строя. Многие полупроводники, что работают в схемах, при обратном направлении тока могут пробиваться и сгорать. Так что при подключении электрического питания направление тока должно быть вами строго соблюдаться.

Как в реальности протекает электрический ток | Энергофиксик

Общепринятое направление протекание тока принято считать от плюсовой клеммы источника питания к минусовой клемме источника питания. Но как в действительности обстоят дела в металлических проводниках, газах и жидкостях давайте разберемся.

Примечание. В данном материале рассмотрена общепринятая теория, согласно которой электроны действительно свободно перемещаются в кристаллической решетке проводника.

Направление движения электрического тока в металлах

Давайте начнем наш разбор с металлов. Вы все прекрасно знаете, что у любого металла присутствует кристаллическая решетка, которую очень приблизительно можно изобразить так:

При этом так же известно, что протоны и нейтроны имеют статическое положение и не могут перемещаться, а электроны, вращающиеся на орбитах, вполне могут перемещаться по всему объему проводника.

Пока у нас не приложено внешнее воздействие (нет разности потенциалов) электроны движутся в хаотичном порядке. Как только мы подключаем данный проводник к источнику (например, к аккумуляторной батарее), электроны под оказываемым воздействием электромагнитного поля начинают двигаться в заданном направлении.

А так как они (электроны) имеют отрицательный заряд, то они начинают притягиваться к положительной обкладке источника питания. То есть ток движется следующим образом:

Но по сей день принято считать, что движение тока происходит так:

Ампером было предложено принять за направление тока направление движения положительного электричества и говорить о направлении тока подразумевая движение положительного заряда. С тех пор так и повелось.

Движение заряженных частиц в газах и жидкостях

Несколько другая картина наблюдается в жидкостях и газах, ведь в них отсутствует жесткая кристаллическая решетка, а значит, в этом случае носителями зарядов могут выступать как ионы, так и электроны. 18 электронов) и 0,5 Кл положительно заряженных ионов.

Заключение

На самом деле для большинства современных схем нет принципиальной разницы по какому пути будет течь электрический ток: от плюса к минусу или же наоборот. На работу это никоим образом не повлияет.

Если статья оказалась вам полезна, тогда оцените ее лайком и спасибо за ваше внимание!

Как течет ток в электрической цепи

Вы, наверное, видели, как трогается с места железнодорожный состав: паровоз делает рывок, медленно начинает двигаться и почти одновременно с ним начинают двигаться все вагоны. Это несколько напоминает то, что происходит в электрической цепи: сами вагоны, подобно электронам, двигаются медленно, но почти одновременно начинается движение всего состава, так же как почти одновременно начинается электрический ток во всех участках цепи.

Рассказывая о поезде, мы опять не случайно применили слово «почти», и вы можете сами убедиться в том, что без этого слова обойтись нельзя. Движение паровоза не сразу передается всему составу: сначала сдвигается с места первый вагон, за ним – второй, тот увлекает за собой третий, затем сдвигается четвертый, и так, передаваясь от вагона к вагону, рывок, который сделал паровоз, доходит до конца состава. Лишь через некоторое время последний вагон как бы получит сигнал о том, что паровоз сдвинулся с места. Для железнодорожного состава время это, конечно, невелико, и поэтому мы говорим, что все вагоны начинают двигаться одновременно, но для точности прибавляем слово «почти».

В отдаленных участках электрической цепи электроны начинают двигаться с некоторым опозданием, так же как и отдаленные от паровоза вагоны. Однако, сравнивая электрический ток с движением железнодорожного состава, необходимо отметить два существенных момента.

Во-первых, движение от электрона к электрону передается не благодаря непосредственным толчкам, а в результате взаимодействия электрических сил, а точнее, в результате движения вдоль проводника электрического поля, о котором мы еще поговорим,

И во-вторых, скорость распространения рывка паровоза по железнодорожному составу (обычно несколько десятков километров в час) даже в сравнение не может идти со скоростью распространения по проводу электрического «толчка» – электрический сигнал движется со скоростью 300 000 километров в секунду! Это так называемая скорость света, которая присуща всем без исключения электрическим и магнитным процессам, в том числе и свету, имеющему, как известно, электромагнитную природу (рис. 22).

Скорость света является самой высокой скоростью, встречаемой в природе. Она настолько велика, что электрический сигнал, двигающийся со скоростью света из Москвы, через 0,03 секунды придет во Владивосток и менее чем за полторы секунды десять раз обогнет земной шар или доберется до Луны. Да что говорить! Если построить космический корабль, который будет двигаться с такой же скоростью, как и электрический сигнал, то на этом корабле можно будет за каких-нибудь пять минут добраться до Марса!

Наряду с исключительно высокой скоростью у электрического сигнала есть еще одно замечательное достоинство – он очень легко поддается самым различным преобразованиям. Именно это и определило появление таких средств связи, как буквопечатающий телеграф, телефон, фототелеграф. Очень интересные преобразования электрического сигнала лежат в основе радиопередачи и радиоприема. С некоторыми из этих преобразований мы сейчас и познакомимся.

В КАКОМ НАПРАВЛЕНИИ ТЕЧЕТ ТОК

В каком направлении течет ток – от плюса к минусу или наоборот? И может ли электричество течь в двух направлениях одновременно? Давайте разберемся в этом запутанном вопросе.

В старых книгах про основы электроники любили сравнивать электрический ток с проточной водой. Именно там многие прочитали, что ток течет от плюса к минусу. Позже оказалось, что ток на самом деле течет наоборот, и вообще плюс-минус – это всё условно.

Создателем всей этой неразберихи был американец Бен Франклин – человек, который использовал воздушный змей, чтобы подвести электричество к земле. Он утверждал, что молнии не были признаком гнева богов, а лишь немного более крупными и опасными электрическими искрами. В подтверждение своих слов он решил запустить во время шторма воздушного змея и с его помощью поймать несколько огромных «искр» в банку. В конце концов, всё это дело привело к изобретению громоотвода.

Вскоре после этого Франклин предположил, что электричество имеет две природы, которые они назвали положительной (+) и отрицательной (-). Важно отметить что в то время (около 1750 г.) элементарные частицы еще не были известны, поэтому электричество сравнивали с водой. Итак, если бы у данного объекта было много электричества, он стал бы положительно заряженным. В свою очередь, дефицит был отрицательным. Согласно Франклину, при объединении двух противоположно заряженных объектов “электрическая жидкость” естественным образом перетекает от положительного заряда к отрицательному, как водопад текущий сверху вниз. Эта теория имела смысл и была подтверждена многочисленными экспериментами независимых ученых.

В последующие годы исследования в области электричества получили ускорение. Были открыты способы передачи электричества по проводам, описан феномен электромагнетизма и созданы новые электрические устройства, такие как батарея и лампочка. Учёные понимали электричество все лучше и лучше, и теория электрической жидкости перестала соответствовать этому пониманию. Но последний удар был нанесен примерно через 150 лет, когда был открыт электрон – мельчайшая заряженная частица. Это достижение стало прямым доказательством того, что:

  • Электричество – это не жидкость, а физические частицы, которые несут с собой заряд,
  • Отрицательный заряд – это не «недостаток электрической жидкости», а избыток электронов.
  • Положительный заряд – это не «избыток электрической жидкости», а недостаток электронов.

Соединяя два противоположно заряженных объекта вместе, электроны перескакивают с отрицательно заряженного объекта на положительно заряженный. Электричество течет вопреки предположениям Франклина в другом направлении.

Представьте себе раздражение физиков того времени, когда они обнаружили что тысячи книг и публикаций, написанных за более чем 100 лет, были основаны на неправильном предположении. С одной стороны, все переписать уже невозможно, но после открытия электрона всё-таки не получится делать вид, что направление «от плюса к минусу» было правильным.

Да, возможно электроны перетекают с отрицательного на положительный, но мы все еще не можем видеть эти отдельные частицы. Горит же и обычная лампочка, как бы ее не подключали к батарее. Так есть ли смысл переворачивать мир науки с ног на голову? Может просто согласиться с тем, что электричество течет так, как сейчас? Вроде никто не заметит разницы.

Когда рассказывалась история Франклина, ни разу не использовался термин «электрический ток». Это потому, что в те времена такой концепции просто не существовало, и потребовалось еще 50 лет упорной работы блестящих умов, чтобы открыть «мобильность заряда». Прорыв произошел только в начале 19 века, благодаря новой области науки под названием электрохимия. Это не только позволило создать непрерывный поток электрического заряда, но и посеяло первое зерно сомнения среди поклонников теории перетекания электричества от плюса к минусу.

Погружение двух разных металлических пластин в раствор кислоты заставляло электричество течь между ними. Но природа этого явления была неизвестна, пока Фарадей не решил изучить его поближе. В ходе эксперимента он заметил, что одна из пластин буквально растворяется у него на глазах, а на другой появляется металлический налет. Текущий заряд вызвал поток вещества, и Фарадей правильно сделал вывод, что поскольку пластины были сделаны из двух разных металлов, в растворе должен был быть поток двух разных зарядов одновременно – отрицательного и положительного, которые он назвал ионами.

Сначала считалось, что «движущееся электричество» полностью отличается от «статического электричества», и эти две области рассматривались отдельно. Но это было только начало проблемы. Следующие годы принесли еще больше интригующих открытий. Изучая поток заряда в проводах, начали замечать взаимосвязь между генерируемым напряжением, размерами проводника и температурой, до которой он нагревается. Возникла идея сопротивления, благодаря которому можно было определить количество протекающего электричества. В свою очередь, физик Эрстед заметил что электричество, протекающее по проводу, мешает работе компаса – так родилась другая, совершенно новая отрасль электротехники – электромагнетизм.

Каждое последующее открытие требовало создания новых математических уравнений и формул. Постепенно стали замечаться взаимосвязи между различными электрическими величинами. Были созданы законы Джоуля, Ома, Кирхгофа и электромагнитной индукции. Поток электричества мог вызвать явления, о которых Франклин даже не предполагал. Исследования становились все более точными, и все открытия приходилось как-то выражать, измерять и сравнивать. В какой-то момент в мире было 4 полностью отдельных системы электрических потоков. Чтобы во всем этом не запутаться, нужно было как-то все это стандартизировать.

Официальное электричество

Между 1881 и 1904 годами было проведено несколько собраний Международного электрического конгресса (МЭК), на котором был установлен ряд общих электромагнитных единиц, таких как ом, вольт, фарад и кулон. Именно в этот период было создано официальное определение электрического тока.

С открытием электрона и ионов все стало ясно, и теория электрической жидкости Франклина была похоронена. Доказано, что электричество состоит из небольших одиночных зарядов, которые могут перемещаться под действием напряжения. И хотя электроны в проводах перетекали с отрицательного на положительный, а ионы в растворах текли в обоих направлениях, все эти частицы имеют одну общую черту – они заряжены одинаковым значением. Благодаря этому не было необходимости создавать несколько разных определений, и все эти явления были связаны одним общим термином: упорядоченный поток электрического заряда или электрический ток.

Единицей измерения электрического тока является ампер, а устройства для измерения тока называются амперметрами. Первый амперметр был в виде серебряной пластинки, которую погружали в раствор нитрата серебра. Под действием протекающего тока серебро выпало из раствора и оседало на пластине. Взвесив пластину до и после ученые определили, что один ампер тока соответствует осаждению 0,001118 грамма серебра в секунду. Это определение изменилось с годами, и сегодня один ампер – это поток заряда и значение одного кулона за одну секунду.

Условное направление тока

Хотя физики много знали о токе и могли его измерить, они все же не могли наблюдать отдельные заряды или точную траекторию их движения. Все что они видели, – это последствия протекающего тока, такие как повышение температуры проводника, падение напряжения на резисторе, изменение магнитного поля или осаждение серебра на пластине. В этом контексте тип тока и его направление не имели значения. Два кулона в секунду в форме электронов, текущих от отрицательного к положительному, имеют тот же эффект что и один кулон положительных ионов и один кулон отрицательных ионов, текущие в противоположных направлениях. Так зачем это каждый раз различать? Разве не проще выбрать один знак и одно условное направление?

Если предположим что задача электрического тока – переносить энергию (например через лампочку), то каждый из трех случаев, показанных на рисунке, будет иметь точно такой же эффект.

Общий ток для всех

Развитие технологий и производства означало, что электричество постепенно покинуло лаборатории и начало проникать в дома. Коммерциализация электроэнергии потребовала унификации правил и положений и упрощения предположений. Появились электростанции, электросети и электроника. Созданы профессии электрика и электронщика. Благодаря созданию условного направления тока они могли использовать несколько простых и универсальных формул в своей повседневной работе, а более сложные вопросы, связанные с теорией электричества, оставить физикам и ученым.

В общем, что касается тока, учёные до конца не понимают это и сейчас. Но благодаря тому что выбрали условное направление от плюса к минусу, ток всегда будет течь в одном и том же направлении даже если произойдут новые открытия – стандартизация в этом вопросе лучшее решение.

   Форум по теории электроники

   Форум по обсуждению материала В КАКОМ НАПРАВЛЕНИИ ТЕЧЕТ ТОК





MINILED И MICROLED ДИСПЛЕИ

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры – краткий обзор и сравнение технологий.


SMD ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.


Физики исследуют, как течет ток в топологических изоляторах

Группа ученых из России и Германии, в которую вошли ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, обнаружила новые особенности протекания фототока в топологических изоляторах. Результаты работы, которая продолжает предыдущие исследования коллаборации специалистов, опубликованы в журнале Scientific Reports. Проект поддержан грантом Российского научного фонда. 

Топологические изоляторы ― соединения, проводящие электрический ток только по своей поверхности. При этом, даже если нарушить ее целостность, это не повлияет на протекание тока. В новой работе ученые установили, что несимметричная фотопроводимость (фототок) возникает на границе «топологический изолятор ― прямозонный полупроводник». Ранее считалось, что несимметричная фотопроводимость может возникать на краю топологического изолятора независимо от состава следующего слоя, например на границе «топологический изолятор ― вакуум». Новые данные важны для понимания физики топологических изоляторов ― одной из самых горячих тем современной науки. 

Ученые обнаружили новый эффект, облучая лазером многослойную полупроводниковую наноструктуру — твердый раствор теллурида кадмия ртути. Топологический изолятор в наноструктуре — это тонкая пленка с определенным содержанием кадмия и теллура. Несимметричная фотопроводимость возникала на границе между двумя слоями твердого раствора. 

Наноструктуру вырастили специалисты ИФП СО РАН методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Общая толщина активных слоев, где наблюдалась несимметричная фотопроводимость, — меньше шести микрон. Для синтеза подобных структур, где состав варьируется на уровне отдельных атомов, необходима высокая квалификация исследователей.

«Наш вклад в работу ― выращивание таких гетероструктур с изменением состава и созданием слоев теллурида кадмия ртути переменного состава, при переходе от прямозонного электронного спектра к инверсному и далее, опять к прямозонному, в едином технологическом процессе, ― объясняет ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Сергей Алексеевич Дворецкий. ― Именно в этих образцах наблюдалась терагерцовая фотопроводимость за счет краевой проводимости (не объемной или поверхностной)». 

Полупроводник с прямозонным электронным спектром, упрощенно говоря, — это привычный, хорошо изученный материал, удобный для создания фотодиодов, фоторезисторов. А полупроводник с инверсным (перевернутым) электронным спектром — топологический изолятор, на его поверхности возникают топологические электронные состояния, не зависящие от дефектов последней.

«Наиболее вероятный кандидат для появления несимметричной фотопроводимости ― интерфейс между начальным слоем прямозонного теллурида кадмия ртути и инверсным. К тому же, что необычно для таких систем, фототоки являются хиральными, то есть проходят вокруг образца вдоль его края и меняют направление на противоположное при изменении знака напряжения или смещении магнитного поля. Тем не менее удовлетворительного объяснения этим наблюдениям пока нет», ― отмечает Сергей Дворецкий.

«О практическом использовании топологических изоляторов на сегодняшний день говорить преждевременно. Однако наличие в них особых электронных состояний делает их привлекательными для использования в электронике, ведь это свойство позволяет материалу эффективно проводить электрический ток. Кроме того, такие состояния очень устойчивы к различным повреждениям: например, если испортить поверхность полупроводника, они никуда не исчезнут. Однако, чтобы использовать ценные свойства топологических изоляторов на практике, необходимо еще много серьезных исследований», — цитирует пресс-служба Российского научного фонда руководителя гранта РНФ, руководителя лаборатории физики полупроводников физического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова профессора, члена-корреспондента РАН Дмитрия Ремовича Хохлова.

Пресс-служба ИФП СО РАН
 

Прямая и обратная полярность при сварке

В литературе по методам сварки и инструкциях к сварочным аппаратам нередко встречаются выражения “прямая и обратная полярность”. От выбора полярности зависит процесс сварки, качество шва, расход электрода, глубина проплавления. Начинающим сварщикам важно знать, что означает прямая и обратная полярность, чтобы правильно подбирать режимы сварки в конкретных ситуациях.

В этой статье:


Дуговая сварка — режимы полярности

Для горения электрической дуги, которой осуществляется сварка, требуется источник тока и замыкание полюсов с небольшим воздушным зазором 3-5 мм. Источником тока может быть сварочный инвертор, преобразователь, выпрямитель, генератор. Понятие полярности возможно только у источников постоянного тока, поскольку у трансформаторов, вырабатывающих переменный ток, направление движения электронов меняется до 100 раз в секунду.

Соответственно, заряд тоже меняется с положительного на отрицательный многократно за секунды. При такой “скачке” с хаотичным движением, постоянной полярности быть не может. На постоянном токе отрицательно заряженные электроны движутся от минуса к плюсу. Их направление постоянное, что дает определенные свойства:

  • ток более стабильный;
  • сварочная дуга горит ровно;
  • меньше разбрызгивается металл;
  • легче контролировать сварочную ванну.
  • У сварочного аппарата постоянного тока есть два гнезда для подключения кабелей держателя и массы. В держатель вставляется электрод и сварщик манипулирует им, ведя шов. Кабель массы через зажим “крокодил” крепится к изделию.

    Если держатель установить в разъем “-“, а кабель массы подключить к “+”, получится прямая полярность. При подключении наоборот (держатель к “+”, а массу к “-“) полярность будет обратная.

    Отличия режимов сварки

    Рассмотрим, чем отличается прямая и обратная полярность при сварке. По законам физики постоянный ток течет в одном направлении от минуса к плюсу (движение электронов с отрицательным зарядом). При этом тепло всегда концентрируется на плюсе. Соответственно, где “+”, там температура будет выше.

    При сварке на прямой полярности “+” на изделии. Это обеспечивает больший нагрев поверхности и, в то же время, не перегревает электрод. На его кончике пятно тепла будет анодным. Работа дугой с обратной полярностью означает “плюс” на кончике электрода и образование катодного теплового пятна. За счет этого расходник нагревается больше, а изделие меньше. Разница в температуре составляет около 1000º С.

    Влияние полярности на сварку

    Теперь обсудим, как полярность, а именно локализация нагрева, сказываются на процессе сварки.

    Достоинства и недостатки прямой полярности

    Концентрация теплового пучка на изделии дает следующие результаты:

  • при воздушно-дуговой резке процесс выполняется быстрее;
  • можно увеличивать силу тока на аппарате без перегрева расходников;
  • достигается более глубокое проплавление корня, а сам шов при этом остается узким;
  • сварочная дуга горит особенно стабильно, легче манипулировать для накладки шва.
  • Сварка TIG цветных металлов, например меди, ведется на прямой полярности. Лучше всего применять такой режим при работах с металлами сечением от 4 мм и выше. Но тонкие листовые заготовки на прямой полярности будут прожигаться. Еще стороны может сильно “повести” при сварке и потребуется рихтовка деталей. Не получится использовать электроды для переменного тока при сварке постоянным с “плюсом” на держателе. Разбрызгивание металла при таком режиме тоже повышается.


    Достоинства и недостатки обратной полярности

    Использование обратной полярности дает следующие особенности при сварке:

  • меньше нагревается изделие;
  • меньше выгорают легирующие элементы;
  • снижается вероятность температурных деформаций;
  • присадочный металл с кончика стержня отделяется крупными каплями;
  • возможна сварка листовых металлов сечением 1-3 мм без прожогов;
  • шов широкий, но не глубокий;
  • уменьшается бурление углерода в сварочной ванне.
  • Обратную полярность лучше использовать при сварке тонких металлов, чтобы электрод не прилипал, но при этом не было прожогов. В случае ведения прерывистой дугой коротких швов тепловложение уменьшается еще больше.

    Соединение толстых заготовок 6-10 мм происходит гораздо хуже, поскольку нет нужной глубины проплавления. При “минусе” на держателе легче добиться качественного шва на нержавейке, алюминии, высокоуглеродистой стали или чугуне. Если требуется наплавить присадочный металл под последующую проточку, то на обратной полярности отделение капли происходит гораздо быстрее.

    Источник видео: Территория сварки R

    Но кончик электрода от повышенного нагрева укорачивается тоже быстро, поэтому будет перерасход по материалам. Если обмазка электрода чувствительна к перегреву, то от удержания длительной непрерывной дуги покрытие может осыпаться, и голый стержень станет не пригодным для сварки. При снижении силы тока до минимального, дуга начинает “скакать” и управлять сварочной ванной становится сложнее, поэтому при сварке тонколистовой стали пригодятся дополнительные функции в инверторе, о которых упомянем ниже.

    Сварка полуавтоматом

    При сварке полуавтоматом тоже меняют полярность в зависимости от толщины металла и видах свариваемых материалов. Чаще всего изначально установлено прямое подключение с “минусом” на горелке. Это необходимо для сварки омедненной или нержавеющей проволокой. Поскольку ее сечение маленькое (0.6-1.2 мм), тепло требуется концентрировать на изделии, иначе расходник будет быстро гореть, разбрызгивая металл во все стороны.

    Если предстоит варить самозащитной порошковой проволокой без газа, то потребуется обратная полярность. В отличие от инвертора, у которого достаточно поменять местами разъемы кабеля держателя и массы, у полуавтомата горелка крепится к рукаву. В нем проложен канал для проволоки, силовой провод, шланг подачи защитного газа и провода управления. Просто в разъем с массой горелку не вставить — не подойдет по форме.

    Для смены полярности полуавтомата есть несколько способов, в зависимости от конфигурации оборудования. У одних моделей нужно поменять местами разъемы в нижней части (силовой кабель горелки имеет отдельный выход с гнездом, как у массы). У других — открыть боковую крышку и переподключить кабеля к клеммам (обычно они разных цветов). Потребуется рожковый ключ.

    Сварка инвертором

    Сварка инвертором ММА проводится на прямой полярности “классическим” способом, поскольку режим применяется для соединения толстостенных заготовок 4 мм и выше:

  • Касанием кончика электрода о поверхность изделия возбуждается электрическая дуга.
  • Электрод наклоняют на себя под углом 40-60º.
  • На плотно сведенных сторонах ведут ровный шов без колебательных движений. В случае разделки кромок корневой шов прокладывают аналогично, а последующие слои с поперечно-колебательными движениями в виде полумесяцев, спирали, восьмерок.
  • Сварка ведется неотрывной дугой с зазором 3-5 мм. Чем быстрее проводить электрод над одним местом стыка, тем меньше глубина проплавления. При замедлении глубина провара увеличивается. Если предстоит подряд сваривать стыки с разной толщиной сторон, можно выставить силу тока на аппарате для самого большого сечения в конструкции, а глубину провара регулировать скоростью ведения электрода. Только дугу при этом всегда держат на более толстом металле, кратковременно перенося на тонкий, чтобы избежать прожогов.

    Сварка на обратной полярности чаще всего применяется для соединения тонких листовых материалов сечением 1-3 мм. Но даже концентрирование теплового пучка на кончике электрода не всегда спасает от прожогов. Чтобы предупредить дефекты шва, используют прерывистую дугу. Ее поджигают касанием об изделие и накладывают короткие швы без отступов. Отрыв кончика электрода от изделия на высоту 2 см приводит к затуханию дуги. Затем кончик снова подносят и он загорается без постукивания. Такие паузы дают дополнительное время для остывания шва и исключают прожоги.

    Электрододержатель

    При работе инвертором с прямым подключением на высоких токах 200-300 А держатель может сильно перегреваться. Такое происходит и при силе тока 140 А, если установлена обратная полярность. Ведь на электроде возрастает нагрев до 1000 градусов. Чтобы не испытывать дискомфорт в руке, важно выбирать держак инвертора с хорошей изоляцией рукоятки. Тогда получится дольше варить без вынужденных перерывов на остывание.

    Сварочные электроды

    Если Вы новичок и не знаете, на какой полярности будете варить (а может предстоит работать с тонкими и толстыми металлами сразу), выбирайте универсальные электроды. Они рассчитаны на переменный и постоянный ток любой полярности. Среди проверенных универсальных электродов — Lincoln Electric Omnia 46, СпецЭлектрод АНО-21, ESAB ОЗС-12. Для работы с обратной полярностью есть узкоспециализированные электроды ESAB ОК 46.00.

    Выбор инвертора и его эксплуатация

    Чтобы быстро переключать полярность при работе с тонкими и толстыми металлами, у инвертора должны быть надежные разъемы силовых кабелей. Хлипкие тонкие штырьки в разъеме и невысокий бортик для фиксации быстро износятся от частых перестановок. Тогда возникнет люфт, в гнездах кабеля будут болтаться, образуется повышенное сопротивление и перегрев. Сила сварочного тока будет падать, а между разъемом и гнездом даже возможно образование электрической дуги.

    Подбирайте надежные инверторы ММА с прочными гнездами, чтобы при смене полярности ничего не изнашивалось и не болталось. Если у Вас уже есть инвертор и его разъемы изношены, их можно заменить на более крепкие, выбрав из каталога соединительных кабельных разъемов.

    Сварка тонкого металла 1.0-1.5 мм покрытым электродом — это сложная задача для новичка. Справиться с ней без прожогов помогут инверторы РДС с функцией “Антиприлипание”. Когда кончик электрода погружается в сварочную ванну, аппарат “чувствует” это и выключает сварочный ток. В результате нет удерживающей силы, Вам не требуется наклонять держатель влево-вправо, чтобы оторвать электрод от поверхности. Обмазка расходника не осыпается при этом.

    Функция “Форсаж дуги” тоже помогает при сварке тонкого металла на обратной полярности. Когда электрод вот-вот прилипнет, инвертор автоматически повышает силу тока на 10 А, сохраняя электрическую дугу. Как только Вы восстановили воздушный зазор, аппарат сам понижает силу тока до прежнего значения, исключая прожоги.


    Ответы на вопросы: особенности прямой и обратной полярности при сварке При какой полярности шов более красивый внешне? СкрытьПодробнее

    При обратной. Тепло на кончике электрода выше, быстрее отделение капли, шов получается более чешуйчатым и без наплывов. Такой режим применим для лицевых сторон изделия, если толщину металла можно проплавить на обратной полярности.

    На каком режиме снижается разбрызгивание металла при работе полуавтоматом? СкрытьПодробнее

    На обратной полярности брызг меньше. Если сварка ведется на лицевой стороне изделия и потом предстоит зачистка всех прилипших капель, лучше переключите полуавтомат на обратную полярность.

    Как уменьшить ширину шва при обратной полярности? СкрытьПодробнее

    Чтобы шов был более узким при режиме обратной полярности, требуется быстрее вести электрод.

    Электрод при резке становится красным, что делать? СкрытьПодробнее

    Скорее всего, у Вас подключена обратная полярность. Поменяйте силовые кабеля в гнездах местами. Работа при прямом подключении (“+” на изделии), экономит расход электрода на 20-40% и снижает его нагрев.

    На какой полярности варить алюминий полуавтоматом? СкрытьПодробнее

    На обратной. Алюминий имеет низкую температуру плавления и при перегреве потечет. Поэтому тепловой пучек концентрируют на электроде. Но для разрушения оксидной пленки нужен полуавтомат с импульсом (Pulse), иначе глубокого провара не получится.

    Остались вопросы

    Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

    Обратная связь


    Обычный ток в сравнении с потоком электронов

    Обычный ток в сравнении с потоком электронов © 2015 Chris E. ChaulkVTR1R2R3ITIT

    Нажмите кнопку вверху.

    Обычный ток предполагает, что ток течет от положительной клеммы через цепь к отрицательной клемме источника. Это соглашение было выбрано во время открытия электричества. Они были не правы!

    Поток электронов — это то, что происходит на самом деле, когда электроны вытекают из отрицательной клеммы, проходят через цепь и попадают в положительную клемму источника.

    Используются как обычный ток, так и электронный поток. Многие учебники доступны в обоих форматах.


    Floyd, 1989, Принципы электрических цепей , 5-е издание, обычная текущая версия.


    Floyd, 1990, Принципы электрических цепей , 4-е издание, версия электронного потока.

    На самом деле, не имеет значения, в каком направлении течет ток, если он используется последовательно .Направление тока не влияет на то, что делает ток.

    Как правило, электронный поток используется в старших классах по физике и двухгодичных технических программах.

    Но трехлетние программы для технологов и инженеров в университетах используют обычный ток. Некоторые символы (например, диоды и транзисторы) и правила (например, правила правой руки) были созданы с использованием условного тока. Переход от обычного тока к электронному потоку вызовет некоторую путаницу у старых и новых студентов, и возникнут ошибки, поэтому традиционный ток был сохранен, чтобы не было путаницы с теми, кто уже обучался обычному току.Две системы могут показаться запутанными, но до тех пор, пока их использование последовательно, это не так!

    Вы должны понимать, какое соглашение используется, потому что правила меняются. Бывший. Правила правой руки в обычном токе становятся правилами левой руки в электронном потоке. Пример

    На протяжении всего курса используется обычный ток. Поэтому всегда предполагайте, что ток течет от положительной клеммы источника.

     

    ЭЛТК1100

    В каком направлении действительно течет ток?


    Если вы спросите нескольких инженеров-электронщиков, техников, ученых или профессоров, как протекает ток в электрической цепи, некоторые скажут вам, что он течет от отрицательного вывода источника питания через нагрузку к положительному выводу источника питания. Другие скажут вам как раз обратное, что ток на самом деле течет от плюса источника напряжения к минусу.

    Кто прав? Как может так много технических профессионалов быть сбитым с толку такой простой вещью, как ток? Знаем ли мы вообще, в каком направлении течет ток? И действительно, имеет ли значение, в каком направлении течет ток? Давайте проясним все это.

    Почему это так важно?

    Основным принципом каждого электронного приложения является контроль тока.Подумай об этом. Разве все, что мы делаем в электронике, не предназначено для того, чтобы каким-то образом управлять током и производить полезные результаты, такие как телевизоры, компьютеры или сотовые телефоны? Взгляните на Рисунок 1 . Эта очень простая модель представляет все электронные приложения. Мы производим входные данные, представляющие собой некий тип электронных сигналов, каким-то образом их обрабатываем, а затем генерируем соответствующие выходные сигналы. Например, входной сигнал может исходить от микрофона. Он обрабатывается усилителем для увеличения уровня его мощности.Выход управляет динамиком.

    РИСУНОК 1. Упрощенная модель всех электронных схем и оборудования.


    Теперь еще раз рассмотрим, что находится в поле с надписью «процесс» в Рисунок 1 . В простейшей форме это может быть просто один электронный компонент, такой как резистор. Но это также может быть схема наподобие инструментального усилителя или миллионы полевых МОП-транзисторов, как в микропроцессоре Pentium.

    Теперь посмотрите на Рисунок 2 . Вот еще один способ, который поможет вам визуализировать то, что происходит во всех электрических или электронных цепях.Источник напряжения инициирует протекание тока в нагрузке. Источником напряжения может быть батарея, генератор сигналов, источник питания, радиосигнал или сигнал преобразователя, такого как микрофон или фотоэлемент. Нагрузка — это устройство, которое производит некоторый полезный конечный результат. Это может быть лампочка, нагревательный элемент, двигатель, соленоид или просто другая электронная схема. Теперь обратите внимание на элемент управления. Это электронный компонент или схема, которая управляет током в нагрузке.

    РИСУНОК 2. Упрощенное объяснение того, как работают все электронные схемы.


    Схемы управления могут быть более сложными, например, операционный усилитель, набор логических элементов или даже полный набор различных электронных схем. Компоненты и схемы управляют током, создаваемым начальным входом, различными способами, иногда во многих различных последовательных и параллельных шагах, пока не будет сгенерирован соответствующий выходной сигнал. Суть в том, что генерирование и управление током — это то, чем занимается электроника.

    Обычный ток и электронный поток

    Ученым, инженерам, преподавателям колледжей и другим людям уже более 100 лет известно, что ток на самом деле приводит в движение электроны. Тем не менее, они продолжали использовать исходную модель потока положительного тока к отрицательному. Это стало известно как обычный поток тока (CCF). Сегодня эта концепция по-прежнему широко используется и почти повсеместно преподается в научных и инженерных программах.

    Только в середине 20-го века поток электронов (EF) получил широкое распространение.Это произошло в результате массовой подготовки специалистов по электронике во время Второй мировой войны. Армия и флот решили, что поток электронов более подходит, чем обычный поток тока, поэтому они разработали все свои курсы и учебные материалы, используя поток электронов. После войны поток электронов прижился и стал основным способом обучения техников в колледжах, технических институтах и ​​профессионально-технических училищах. Почему научное, инженерное и академическое сообщества отказались перейти на электронный поток, неизвестно.Вполне вероятно, что возникло ощущение, что электрическая теория всегда преподавалась с использованием общепринятой модели протекания тока и не было особой необходимости, желания или причины что-то менять. Изменения трудны, а традиции умирают тяжело.

    Что такое электрон?

    Электрон — это субатомная частица, одна из нескольких различных частей атома. Атомы — это мельчайшие частицы, из которых состоит вся материя. Все, что мы знаем, чувствуем, видим, осязаем и обоняем, состоит из атомов. Атомы — это мельчайшие частицы материалов, которые мы называем элементами.Элементы являются основными строительными блоками природы. Типичными элементами являются кислород, водород, углерод, медь, серебро, золото и кремний. Если вы возьмете, например, кусок меди и будете делить его снова и снова, пока не получите наименьший возможный кусок, который все еще можно распознать как медь, то у вас будет один атом меди. Все, что не является основным элементом, состоит из двух или более элементов, объединенных в то, что мы называем соединениями. Вода — это соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода — вы знаете, h3O.Соль представляет собой соединение натрия и хлора (HCl). Наименьшая узнаваемая частица соединения называется молекулой.

    Атомы могут быть далее разделены на более мелкие части. Поскольку никто никогда по-настоящему не видел атом, физики веками теоретизировали о том, как выглядит атом и из чего он состоит. Одна популярная теория гласит, что атом состоит из центрального ядра, состоящего из крошечных частиц, называемых протонами и нейтронами. Протоны имеют положительный электрический заряд. Нейтроны, конечно, нейтральны.Вокруг ядра вращаются кольца или оболочки электронов. Электроны имеют отрицательный электрический заряд. Электронов столько же, сколько и протонов, поэтому атом электрически уравновешен или нейтрален. Количество протонов в атоме является его атомным номером, и это число определяет характеристики элемента.

    На рис. 3 показан атом меди. Есть 29 протонов и 29 электронов. Обратите внимание на внешнюю оболочку атома. Это называется валентной оболочкой, поскольку она содержит электроны, которые объединяются и реагируют с другими элементами, образуя химические связи в соединениях.

    РИСУНОК 3. Атом меди.


    И именно электрон или электроны во внешней валентной оболочке высвобождаются для создания электрического тока в электрических и электронных компонентах и ​​цепях.

    Как течет ток

    Ток в большинстве электрических и электронных цепей представляет собой поток электронов. Однако есть некоторые частные случаи, когда участвуют другие частицы. Предположим, что медный провод подключен между положительной и отрицательной клеммами ячейки фонарика, как показано на рис. 4 .На отрицательном полюсе клетки накапливается избыток электронов, а на положительном полюсе электронов не хватает. Это состояние вызвано химическим действием в клетке.

    РИСУНОК 4. Электронный поток в медной проволоке.


    Когда медный провод подсоединяется к ячейке, происходят две вещи. Во-первых, положительный вывод оттягивает валентные электроны от атомов меди в проводе. Когда атом теряет один или несколько электронов, он становится положительным ионом, потому что теперь у него больше протонов, чем электронов.Будучи положительными, ионы притягивают другие отрицательные электроны от соседних атомов, создавая цепную реакцию протекания тока.

    В тот же момент отрицательный полюс ячейки отталкивает валентные электроны от ближайших атомов в медной проволоке. Эти освобожденные электроны притягиваются к положительным ионам, создаваемым положительным полюсом клетки. Конечным результатом является массовое движение электронов от отрицательного полюса батареи к положительному полюсу. Именно так протекает ток в проводах, кабелях и большинстве электронных компонентов.

    Не весь ток происходит за счет движения электронов. В некоторых случаях течение фактически представляет собой движение других носителей тока. Например, дырки уникальны для протекания тока в определенных типах полупроводниковых материалов. Ионный поток — это метод протекания тока в плазме и электрохимических реакций в батареях.

    Течение тока в полупроводниках

    Полупроводник — это особый тип материала, удельное сопротивление или проводимость которого находятся где-то между показателями хороших проводников, таких как медь и алюминий, и изоляторов, таких как стекло, керамика или пластик.Полупроводники уникальны тем, что они могут иметь любую желаемую степень проводимости. Конечно, полупроводники — это материалы, из которых сделаны диоды, транзисторы и интегральные схемы.

    Наиболее распространенным полупроводниковым материалом является кремний (Si). Германий (Ge) — еще один полупроводниковый элемент. Существуют также полупроводниковые соединения, такие как арсенид галлия (GaAs), фосфид индия (InP) и кремний-германий (SiGe). Кремний, как и другие полупроводниковые материалы, уникален тем, что имеет четыре валентных электрона.Эта характеристика заставляет атомы кремния связываться друг с другом таким образом, что они разделяют свои валентные электроны. В результате получается уникальная структура кристаллической решетки, подобная той, что показана на рис. 5 . Показаны только валентные электроны. Обратите внимание, как атомы делят свои валентные электроны с соседними атомами. В результате каждый атом думает, что у него восемь электронов на внешней орбите. Благодаря этому материал становится чрезвычайно стабильным.

    РИСУНОК 5. Чистый кремний состоит из атомов, которые образуют ковалентные связи с соседними атомами, образуя структуру кристаллической решетки.


    Атомы кремния образуют так называемую структуру кристаллической решетки. Все валентные электроны полностью заняты, так как они распределены между атомами. Это означает, что в структуре кристаллической решетки чистого кремния электроны недоступны для потока электронов, поскольку все они заняты своими ковалентными связями. В результате полупроводники, такие как кремний, в чистом виде являются изоляторами.Конечно, если к кремнию приложить достаточное количество тепла или приложить высокое внешнее напряжение, некоторые из электронов могут вырваться на свободу, вызывая небольшой ток.

    Чтобы кремний стал проводником, мы добавляем в него другие химические вещества. Этот процесс называется допингом. Легируя кремний химическими веществами, имеющими три или пять валентных электронов, мы можем создать кремний, в котором легко протекает ток. На рис. 6 показано, что происходит, когда мы легируем кремний мышьяком (As). Мышьяк имеет пять валентных электронов.Четыре электрона объединяются с электронами соседних атомов кремния, образуя ковалентные связи, как и раньше. Однако остается один лишний электрон. Этот дополнительный электрон доступен для протекания тока.

    РИСУНОК 6. Полупроводниковый материал N-типа использует электроны для протекания тока.


    Кремний, легированный химическими веществами, имеющими дополнительный электрон, называется полупроводником N-типа. «N» означает отрицательный, что относится к дополнительному отрицательному электрону.Когда внешнее напряжение прикладывается к куску полупроводникового материала N-типа, ток легко течет, поскольку несвязанные электроны притягиваются и вытягиваются через кремний внешним напряжением. Если кремний сильно легирован мышьяком, доступно много свободных электронов и будет протекать большой ток. Это то же самое, что сказать, что материал имеет очень низкое сопротивление. Если добавить только несколько атомов мышьяка, для протекания тока будет доступно меньше электронов, поэтому уровень тока будет меньше при внешнем напряжении.Такой материал обладает гораздо более высоким сопротивлением.

    Как видите, электрический ток в полупроводниковом материале N-типа по-прежнему осуществляется электронами. Однако мы также можем легировать кремний материалом, который имеет только три валентных электрона. Это показано на рис. 7 , где кремний легирован атомами бора (B).

    РИСУНОК 7. Полупроводниковый материал P-типа, в котором дырки являются носителями тока.


    Три валентных электрона в атоме бора образуют ковалентные связи с соседними атомами кремния.Однако у одного из атомов кремния отсутствует электрон. Этот отсутствующий валентный электрон называется дыркой. Таким образом, дырка — это не настоящая частица, а просто вакансия в валентной оболочке структуры кристаллической решетки, действующая как носитель тока. Эта вакансия или дырка имеет положительный заряд. Если электрон проходит рядом с дыркой, он притягивается и заполняет дырку, завершая ковалентную связь.

    Ток в полупроводниковом материале этого типа протекает через отверстия.Этот тип полупроводникового материала называется материалом P-типа. P означает положительный, что относится к заряду дырки.

    Когда электрическое напряжение подается на кусок полупроводникового материала P-типа, электроны перетекают в материал с отрицательной клеммы источника напряжения и заполняют отверстия. Положительный заряд внешнего источника напряжения стягивает электроны с внешних орбит, создавая новые дырки. Таким образом, электроны перемещаются от дырки к дырке. Электроны по-прежнему текут от отрицательного к положительному, но дырки перемещаются от положительного к отрицательному, поскольку они создаются внешним зарядом.

    Ионный поток

    В некоторых типах материалов, особенно в жидкостях и плазме, ток представляет собой комбинацию как электронов, так и ионов.

    На рис. 8 показан упрощенный чертеж ячейки напряжения. Все элементы состоят из двух электродов из разных материалов, погруженных в химическое вещество, называемое электролитом. Происходящая химическая реакция разделяет возникающие заряды. Электроны накапливаются на одном электроде, поскольку он отдает положительные ионы, создавая отрицательную клемму, в то время как электроны вытягиваются с другого электрода, создавая положительную клемму.

    РИСУНОК 8. Протекание тока в химической ячейке.


    Всякий раз, когда вы подключаете внешнюю нагрузку к этой батарее, электроны текут от отрицательной пластины через нагрузку к положительному электроду. Внутри клетки электроны на самом деле текут от положительного к отрицательному, в то время как положительные ионы движутся от отрицательного к положительному.

    Жизнь в отрицании

    Так почему же мы продолжаем увековечивать миф об обычном протекании тока (CCF), когда мы уже столетие знаем, что ток в большинстве электрических и электронных цепей представляет собой поток электронов (EF)? Я задавал этот вопрос своим коллегам и другим представителям промышленности и науки в течение многих лет.Несмотря на то, что электронный поток — это реальность, все инженерные школы настаивают на преподавании CCF. Если вы служили в вооруженных силах или прошли путь по служебной лестнице в качестве техника, скорее всего, вы учились и поддерживали поток электронов.

    То, как вы учили его в школе, вы склонны использовать при проектировании, анализе, устранении неполадок или обучении в реальном мире.

    Имеет ли это значение?

    Как вы, возможно, знаете, на самом деле не имеет значения, какое направление тока вы используете, так как анализ схемы и проектирование работают в любом случае.На самом деле эта проблема касается только постоянного тока, который течет только в одном направлении. В переменном токе электроны текут в обоих направлениях, двигаясь вперед и назад с рабочей частотой. Но если действительно не имеет значения, какое направление мы выберем, то почему бы нам не принять истину по умолчанию и не покончить с этой чепухой раз и навсегда?

    В заключение

    Если вы когда-нибудь захотите начать оживленный разговор, может быть, даже спор, попробуйте поднять эту тему в группе технических специалистов. Вы просто можете быть удивлены интенсивностью чувств и ханжеским отношением с обеих сторон.Я делал это много раз, и я до сих пор поражен эмоциональным откликом, который вызывает эта проблема.

    Мой вывод таков, что от концепции CCF никогда не откажутся. Это в чем-то сродни тому, чтобы заставить всех нас перейти на метрическую систему измерения, используя метры и Цельсия, а не футы и Фаренгейты, с которыми мы более привычны и удобны. С этого момента CCF будет продолжать преподаваться. Я пришел к тому, что принял все это как одну из странных причуд электроники. НВ


    ИСТОРИЧЕСКАЯ ЗАПИСКА

    Ранние исследователи электричества сначала открыли концепцию напряжения и полярности, а затем определили ток как движение зарядов.Термин «напряжение» означает энергию, заставляющую течь ток. Первоначально напряжения создавались статическими средствами, такими как трение или молния. Позже химические элементы и батареи использовались для создания постоянного заряда или напряжения. Затем были разработаны механические генераторы.

    Заряды относятся к какому-то физическому объекту, который движется, когда на него действует сила напряжения. Конечно, еще в 18 веке те, кто работал над электрическими проектами, на самом деле не знали, что такое заряды.Насколько им было известно, заряды могли быть микроминиатюрными фиолетовыми кубиками внутри провода или другого проводника. Что они действительно знали, так это то, что напряжение заставляет заряды двигаться. В целях анализа и обсуждения они произвольно предположили, что заряды были положительными и текли от положительного к отрицательному. Это ключевой момент. На самом деле они не знали направления течения, поэтому предположили, что происходит. И, как оказалось, ошиблись. Нет ничего плохого в том, чтобы быть неправым, поскольку ученые часто выдвигают гипотезу об одном, а затем обнаруживают, что правда заключается в другом.Большая ошибка состоит в том, что неверная гипотеза была сохранена и выдана за истину.

    В конце 19 века было окончательно установлено, что обсуждаемые заряды на самом деле были электронами, а ток действительно был электронами, текущими от отрицательного вывода источника напряжения через цепь к положительной стороне источника напряжения. Британский физик Джозеф Дж. Томсон сделал это открытие в 1897 году. Правда была наконец доказана и раскрыта.


    Чемодан для обычного тока.

    1. Традиционно.
    2. Большинство инженеров и некоторых техников научились этому именно так.
    3. Очень сложно изменить такие вещи, как инженерные учебники и условные обозначения (стрелки на диодах и транзисторах указывают в направлении CCF).
    4. Человеческая природа не терпит перемен.
    5. CCF стал стандартом де-факто.

    Чемодан для потока электронов.

    1. Это правда.
    2. Работу электронных устройств легче объяснить и изучить, используя поток электронов.
    3. Почему бы не стандартизировать так, как это есть на самом деле?

    Обычный и электронный поток | Основные понятия электричества

    «Что хорошо в стандартах, так это то, что их так много на выбор». — Эндрю С. Таненбаум, профессор информатики

    Положительный и отрицательный заряд электрона

    Когда Бенджамин Франклин сделал свою гипотезу относительно направления потока заряда (от гладкого воска к грубой шерсти), он создал прецедент для электрических обозначений, которые существуют и по сей день, несмотря на то, что мы знаем, что электроны являются составляющими единицами заряда. , и что они перемещаются из шерсти в воск, а не из воска в шерсть, когда эти две субстанции трутся друг о друга. Вот почему говорят, что электроны имеют отрицательных зарядов: потому что Франклин предположил, что электрический заряд движется в направлении, противоположном тому, что он на самом деле имеет, и поэтому объекты, которые он назвал «отрицательными» (представляющими недостаток заряда), на самом деле имеют избыток электронов. .

    К тому времени, когда было открыто истинное направление потока электронов, номенклатура «положительного» и «отрицательного» уже настолько прочно утвердилась в научном сообществе, что не было предпринято никаких усилий для ее изменения, хотя назвать электроны «положительными» было бы затруднительно. больше смысла ссылаться на «избыточную» плату.Видите ли, термины «положительный» и «отрицательный» являются человеческими изобретениями и как таковые не имеют абсолютного значения, выходящего за рамки наших собственных языковых условностей и научных описаний. Франклин мог бы так же легко назвать избыток заряда «черным», а недостаток — «белым», и в этом случае ученые говорили бы об электронах, имеющих «белый» заряд (при условии того же неверного предположения о положении заряда между воском и шерсть).

    Условное обозначение потока

    Однако, поскольку мы склонны ассоциировать слово «положительный» с «избытком», а «отрицательный» с «недостатком», стандартное обозначение заряда электрона кажется устаревшим.Из-за этого многие инженеры решили сохранить старую концепцию электричества с «положительным», относящимся к избыточному заряду, и соответствующим образом обозначить поток заряда (ток). Это стало известно как условное обозначение потока :

    .

    Обозначение потока электронов

    Другие решили обозначать поток заряда в соответствии с фактическим движением электронов в цепи. Эта форма символики стала известна как электронных потоков, обозначение :

    .

    В общепринятой записи потока мы показываем движение заряда в соответствии с (технически неправильными) метками + и -.Таким образом, метки имеют смысл, но направление потока заряда неверно. В обозначении потока электронов мы следуем фактическому движению электронов в цепи, но метки + и – кажутся обратными. Действительно ли имеет значение, как мы обозначаем поток заряда в цепи? Не совсем, если мы последовательны в использовании наших символов. Вы можете следовать воображаемому направлению тока (обычный поток) или реальному (поток электронов) с одинаковым успехом в том, что касается анализа цепи. Понятия напряжения, тока, сопротивления, непрерывности и даже математические методы, такие как закон Ома (глава 2) и законы Кирхгофа (глава 6), остаются в силе при любом стиле записи.

    Обычная запись потока и запись электронного потока

    Вы найдете обычные обозначения потоков, используемые большинством инженеров-электриков и иллюстрированные в большинстве инженерных учебников. Поток электронов чаще всего встречается во вводных учебниках (этот, однако, отдаляется от него) и в трудах профессиональных ученых, особенно физиков твердого тела, занимающихся реальным движением электронов в веществах. Эти предпочтения являются культурными в том смысле, что определенные группы людей считают выгодным представлять себе движение электрического тока определенным образом. Поскольку большинство анализов электрических цепей не зависят от технически точного описания потока заряда, выбор между обычным обозначением потока и обозначением потока электронов является произвольным. . . почти.

    Поляризация и неполяризация

    Многие электрические устройства выдерживают реальные токи любого направления без каких-либо различий в работе. Лампы накаливания (в которых используется тонкая металлическая нить накаливания, которая раскаляется добела при достаточном токе), например, излучают свет с одинаковой эффективностью независимо от направления тока.Они даже хорошо работают на переменном токе (AC), направление которого быстро меняется со временем. Проводники и переключатели также работают независимо от направления тока. Технический термин для этой неуместности потока заряда — неполяризация . Тогда мы могли бы сказать, что лампы накаливания, выключатели и провода — это неполяризованных компонентов. И наоборот, любое устройство, которое по-разному работает при токах разного направления, будет называться устройством с поляризацией .

    Есть много таких поляризованных устройств, используемых в электрических цепях. Большинство из них сделаны из так называемых -полупроводниковых -материалов, и как таковые подробно не рассматриваются до третьего тома этой серии книг. Подобно выключателям, лампам и батареям, каждое из этих устройств представлено на принципиальной схеме уникальным символом. Как можно догадаться, символы поляризованных устройств обычно где-то содержат стрелку, обозначающую предпочтительное или исключительное направление тока.Именно здесь действительно имеют значение конкурирующие обозначения обычного потока и электронного потока. Поскольку инженеры уже давно остановились на обычном потоке в качестве стандартного обозначения своей «культуры», и поскольку инженеры — это те же люди, которые изобретают электрические устройства и символы, их представляющие, стрелки, используемые в символах этих устройств , все указывают в направлении обычный поток, а не электронный поток . Другими словами, все символы этих устройств имеют стрелки, которые указывают против фактического потока электронов через них.

    Пожалуй, лучшим примером поляризованного устройства является диод . Диод — это односторонний «клапан» для электрического тока, аналог обратного клапана для знакомых с сантехническими и гидравлическими системами. В идеале диод обеспечивает беспрепятственное протекание тока в одном направлении (мало сопротивления или его отсутствие), но предотвращает протекание тока в другом направлении (бесконечное сопротивление). Его условное обозначение выглядит так:

    .

    Помещается в цепь батареи/лампы, работает следующим образом:

    Когда диод направлен в правильном направлении, позволяющем пропускать ток, лампа светится.В противном случае диод блокирует протекание тока так же, как и разрыв в цепи, и лампа не будет светиться.

    Если мы обозначим ток цепи, используя обычные обозначения потока, символ стрелки диода имеет смысл: треугольная стрелка указывает в направлении потока заряда, от положительного к отрицательному:

    С другой стороны, если мы используем обозначение потока электронов, чтобы показать истинное направление движения электронов по цепи, стрелочная символика диода покажется обратной:

    Только по этой причине многие люди предпочитают использовать обычное обозначение потока при рисовании направления движения заряда в цепи. Хотя бы по какой-то другой причине, символы, связанные с полупроводниковыми компонентами, такими как диоды, имеют больше смысла. Однако другие предпочитают показывать истинное направление движения электрона, чтобы не говорить себе: «Просто помните, что электроны на самом деле движутся в другую сторону» всякий раз, когда возникает проблема с истинным направлением движения электрона.

    Следует ли использовать обычный поток тока или поток электронов?

    Обе модели будут давать точные результаты при последовательном использовании, и они одинаково «правильны», поскольку являются инструментами, помогающими нам понимать и анализировать электрические цепи.Однако в контексте электротехники обычный ток используется гораздо чаще. В этом учебнике используется обычный ток, и любой, кто намеревается изучать электронику в академической или профессиональной среде, должен научиться естественно думать об электрическом токе как о чем-то, что течет от более высокого напряжения к более низкому напряжению».

    СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

    Электричество, протекающее по проводам, изнашивает провода? | Научные ребята

    Электричество, протекающее по проводам, изнашивает провода, то есть теряют ли провода массу после прохождения по ним электричества?

    май 2002 г.

    Почти все, что мы знаем о нашей повседневной жизни, имеет тенденцию изнашиваться.Для кого-то кажется естественным задаться вопросом, изнашиваются ли провода, по которым проходит электричество, когда по ним проходит электричество.

    Чтобы ответить на этот вопрос, сначала подумайте о проводе как о канале, по которому что-то течет. Если труба абсолютно заполнена, всякий раз, когда в один конец вытекает определенное количество материала, такое же количество материала должно вытекать из другого конца. Так обстоит дело с электричеством. Материал, протекающий по проводам, по которым течет электричество, — это электроны, и когда заданное количество электронов втекает в провод, такое же количество должно вытекать. Провод — это просто путь для движения электронов.

    Провода изготовлены из металлов, являющихся проводниками. В проводниках есть электроны, которые могут свободно двигаться. Электрический ток (электричество) представляет собой поток или движение этих электронов через проводник. Величина протекающего тока указывается в единицах, называемых амперами. Эти электроны вынуждены двигаться из-за разности электрических потенциалов между двумя точками провода. Эта разность потенциалов может быть создана батареей, генератором, солнечным элементом или подобным устройством и выражается в единицах, называемых вольтами.

    Рассмотрим провод, подключенный к клеммам аккумулятора с заданной разностью потенциалов (напряжением). Разность потенциалов, создаваемая батареей, заставляет электроны двигаться в одном конце провода и выходить из другого конца в равных количествах. Представьте себе трубу диаметром с мрамор, наполненную шариками. Если вы толкнете шарик с одного конца, то шарик должен выйти с другого конца. Так обстоит дело с проводом. Когда электроны движутся на одном конце провода, такое же количество электронов выходит с другого конца.При нормальном протекании тока в проводе ничего не создается и не теряется. После прохождения через него электричества остается столько же проводов, сколько и раньше.

    Теперь может возникнуть ситуация, когда через провод пропускается необычно большой ток. В этом случае электроны, сталкиваясь с атомами в проводе, выделяют тепло и повышают температуру провода. Если через провод подается достаточный ток, температура может стать достаточно высокой, чтобы расплавить провод. При таких высоких температурах некоторый материал может испаряться или окисляться с поверхности.Так обстоит дело с нитью лампочки, крошечной вольфрамовой проволокой, которая светится при больших токах. Таким образом, нить накаливания испаряется, и темный осадок часто можно увидеть на верхней части колбы.

    Однако этот тип явления возникает только при протекании больших токов, что приводит к высокой температуре проводов. При том, что мы бы назвали нормальными условиями, при протекании электричества по проводу не происходит потери материала.

    Простая демонстрация того, где течет обратный ток | 2020-06-15

    В течение десяти лет я имел честь представлять учебное занятие на симпозиуме IEEE EMC.Меня обычно ставят сразу после Брюса Аршамбо. Это означает, что я могу послушать, как Брюс говорит об индуктивности. Хотя я считаю себя немного экспертом по индуктивности, я всегда узнаю что-то новое, когда слушаю Брюса.

    Один пример, который он показывает, используя моделирование того, где течет ток, полностью перекалибрует вашу интуицию, если вы никогда не задумывались над этим вопросом. Этот пример запомнился мне более чем на дюжину лет с тех пор, как я впервые увидел его. Недавно у меня была возможность поэкспериментировать с токоизмерительным датчиком Teledyne LeCroy CP031A, используемым с нашими осциллографами, и я понял, что этот классический пример моделирования можно продемонстрировать с помощью простого измерения.

    Моделирование мест протекания обратного тока

    Брюс опубликовал свое моделирование в журнале IEEE EMC Magazine в 2008 году. Используя свой собственный решатель трехмерных полей IBM, он построил U-образную микрополоску с сигналом, запущенным на одном конце, и подключенным к плоскости на другом конец. Он отправил синусоиду с частотой 1 кГц и изобразил ток в сигнальном проводнике и распределение обратного тока в плоскости. Затем он изменил частоту на 50 кГц, а затем на 1 МГц. Распределение обратного тока в плоскости ниже сигнальной трассы резко меняется.На рис. 1 показан смоделированный им результат для этих трех разных частот.

    Рис. 1. Моделирование Брюсом Аршамбо сигнального и обратного тока в микрополосковой схеме. Это результат проприетарного полевого решателя IBM. Перепечатано с разрешения.


    На низкой частоте весь обратный ток проходит через плоскость между двумя концами сигнальной дорожки. Но на частотах выше 1 МГц обратного тока между концами микрополоски нет. Все это проходит прямо под сигнальным трактом.

    Почему обратный ток проходит по длинному пути вокруг микрополоски, а не по короткому пути между двумя концами? Все дело в импедансе. Путь обратного тока всегда идет по пути с наименьшим импедансом.

    Импеданс на любой частоте связан сНа более высокой частоте член jwL начинает доминировать, и ток перераспределяется, чтобы выбрать путь с наименьшей индуктивностью контура.

    Из всех различных путей, по которым может проходить ток, путь с наименьшей индуктивностью контура – ​​это когда путь обратного тока находится настолько близко, под сигнальным током, насколько это возможно. Ток перераспределяется непосредственно под сигнальным трактом, чтобы минимизировать индуктивность контура.

    В моделировании Брюса перераспределение начинается между 1 кГц и 50 кГц и завершается на 1 МГц.Для всех токов на печатной плате выше 1 МГц обратный ток всегда протекает непосредственно под сигнальным трактом. Это один из самых важных принципов в SI, PI и EMI.

    Можем ли мы измерить путь обратного тока?

    Тодд Хабинг показывает аналогичный пример измерения в своей лаборатории величины тока, протекающего через заземляющую шину между концами коаксиального кабеля, воспроизведенного на Рис. 2.

    Рис. 2. Пример измеренного обратного тока распределение в коротком соединении между концами коаксиального кабеля.Перепечатано с разрешения.


    Как только я получил токовый пробник CP031, я понял, что могу очень быстро и легко воспроизвести эксперимент Тодда с помощью простой настройки.

    Накладной токоизмерительный щуп представляет собой специальный щуп для осциллографа, который зажимает и окружает провод. Зонд измеряет ток, протекающий по проводу, проходящему через центральное отверстие. Это достигается за счет использования железного сердечника, образующего кольцо вокруг провода с небольшим зазором на зажиме. Высокая проницаемость железа усиливает магнитное поле от тока в проводе.Он сконцентрирован в небольшой щели.

    Датчик магнитного поля на эффекте Холла устанавливается между полюсными поверхностями, где магнитное поле максимально. Выходное напряжение датчика связано с магнитным полем, которое связано с током в проводе внутри зажима. Одним из ключевых преимуществ этого пробника является то, что он чувствителен к постоянным токам, а также к высокой частоте.

    Полоса пропускания ограничена частотной зависимостью проницаемости железа и полосой пропускания усилителя.Полоса пропускания CP031A составляет 200 МГц. Токоизмерительные клещи поставляются с завода уже откалиброванными в мА. Они обмениваются данными с осциллографом через шину Pro Bus, шину интеллектуальных датчиков, которая позволяет осциллографу считывать информацию о калибровке и отображать мА на переднем экране.

    Я взял обычный коаксиальный кабель RG174 50 Ом с разъемами BNC на концах и припаял замыкающий провод между двумя концами экрана коаксиала. Это показано крупным планом на рис. 3.

    рис. 3. Коаксиальный кабель с концами экранов, соединенными заземляющей полосой, показан крупным планом.


    Я использовал генератор сигналов LeCroy WaveStation 2052 50 МГц для создания качающейся синусоидальной волны тока. Способ создания источника переменного тока постоянного тока состоит в том, чтобы использовать источник синусоидального сигнала постоянного напряжения с сопротивлением источника 50 Ом и просто закоротить концы.

    Я настроил функциональный генератор для 3-вольтовой синусоиды от пика до пика на нагрузку 50 Ом. Это означает, что внутреннее напряжение источника составляло 6 В от пика до пика.Когда выход закорочен, источник 6 В подключен к выходному сопротивлению 50 Ом, ток 6 В пик-пик/50 Ом = 120 мВ пик-пик. Я использовал токовый пробник CP031A для измерения тока через закороченные концы коаксиального кабеля, как показано на рис. 4. Как и ожидалось, я измерил синусоидальную волну тока 10 кГц со значением пик-пик 120 мА.

    Рис. 4. Вверху показан измеренный ток через сигнальный провод в коаксиальном кабеле с синусоидой 10 кГц от функционального генератора.


    Функциональный генератор пропускает этот ток 120 мА пик-пик по коаксиальному кабелю.Я развернул частоту от 1 кГц до 5 МГц с временем развертки 1 минута.

    На конце кабеля я разделил сигнальный и обратный проводники с помощью мини-граббера, чтобы измерить ток через сигнальный проводник с помощью токоизмерительного датчика CP031A. Он должен быть ровным по частоте, если функциональный генератор выдает постоянную амплитуду напряжения. Измеряя ток через сигнальный провод миниграббера, мы получаем представление о неравномерности амплитуды тока в диапазоне частот.

    По мере увеличения частоты синусоидального сигнала я измерил форму текущего сигнала с помощью осциллографа Teledyne LeCroy WavePro HD с полосой пропускания 8 ГГц и 12-битным разрешением по вертикали. Установка показана на рисунке 5.

    Рисунок 5. Осциллограф WavePro HD, генератор функций WaveStation и модифицированный коаксиальный кабель с токоизмерительным датчиком CP031A.


    Измерение обратного тока в шунте с превышением частоты

    Поскольку частота синусоиды тока изменялась, постоянно вычислялось БПФ, и для записи максимальной зарегистрированной амплитуды тока использовалась настройка удержания пика.По мере того, как ток проходил через свой диапазон, настройка удержания пика фиксировала амплитуду пика по всему спектру. Это простой способ реализации графика передаточной функции, если ваш осциллограф не имеет генератора функции слежения. На рис. 6 показана запись распределения амплитуды тока по сигнальному тракту при качании частоты.

    Рис. 6. Измеренная частотная характеристика тока через сигнальный провод очень плоская в диапазоне от 1 кГц до 5 МГц.Вертикальный масштаб — это текущая амплитуда в дБ, а горизонтальный масштаб — это частота расчета БПФ в логарифмическом масштабе.


    Это показывает очень плоскую реакцию тока на пути прохождения сигнала. Это комбинация постоянной амплитуды источника тока, отклика тока на пути прохождения сигнала и полосы пропускания токового пробника CP031A. Такой плоский ответ — именно то, чего мы и ожидали.

    Обычно в коаксиальном кабеле сигнальный ток проходит по центральному проводнику, а обратный ток проходит по внешнему экрану.Но когда я замкнул два конца экрана вместе, у обратного тока была возможность сократить путь, перескочив с одного конца на другой через шунт.

    При постоянном токе обратный ток течет от переднего конца экрана к заднему концу экрана через закорачивающий шунт. С помощью токоизмерительного датчика мы можем буквально измерить ток, протекающий через короткое замыкание на любой частоте. Измерение показано на рисунке 7.

    Рисунок 7. Измеренная частотная характеристика амплитуды тока через закорачивающий шунт между двумя концами коаксиального обратного пути. Наложена линия с наклоном -20 дБ/декада.


    В этом измерении ток через короткий шунт начинается со всего тока, протекающего через шунт на низкой частоте ниже 10 кГц. Он начинает падать примерно на 10 кГц. Выше 10 кГц амплитуда тока через шунт падает как 1/f. Это разумно, так как импеданс индуктивности увеличивается ~ f и ток должен перераспределяться в альтернативный путь индуктивности нижнего контура обратно пропорционально импедансу.

    Это измерение показывает, что на частоте выше 10 кГц обратный ток в этой конкретной геометрии начнет перераспределяться не по кратчайшему пути, а по пути с наименьшей индуктивностью контура. В этой геометрии путь с наименьшей индуктивностью контура — это когда площадь контура между сигнальным и обратным путями минимальна, т. е. когда сигнальный и обратный токовые пути расположены как можно ближе друг к другу.

    Поскольку сигнальный ток ограничивается центральным сигнальным проводником, это означает, что обратный ток будет течь коаксиально вокруг сигнального тока по всему коаксиальному кабелю, а не шунтировать между началом и концом экранов.

    На частоте 1 МГц только 1% (на 40 дБ ниже значения на частоте 1 кГц) амплитуды тока проходит через шунтирующий проводник короче, чем на частоте 1 кГц, и она постоянно уменьшается до меньших значений с каждой более высокой частотой.

    Представление во временной области

    График зависимости амплитуды тока через шунт от частоты представляет собой график Боде. Это поведение является 1-полюсным фильтром нижних частот. Такое поведение позволяет легко предвидеть переходную реакцию.

    Если по этому модифицированному коаксиальному кабелю мы отправим ток ступени 120 мА, ток, проходящий через шунт, будет версией ступени с фильтром нижних частот. Он будет иметь однополюсный отклик, как и RC-цепь. Полюсная частота, где отклик уменьшился на -3 дБ, составляет около 10 кГц. Ожидаемое время нарастания 10%-90% тока через шунт с полюсной частотой 10 кГц составляет: около 15 нс.Это было отправлено по коаксиальному кабелю и было измерено вторым токоизмерительным датчиком на дальнем конце коаксиального кабеля.

    Высокочастотные составляющие обратного тока не должны проходить через шунт, только низкочастотные. Фактически, мы должны увидеть время нарастания около 35 мкс, чтобы ток включился через шунт. На рис. 8 показана ступенчатая характеристика тока через коаксиальный кабель и медленное нарастание тока через шунт. Измеренное время нарастания 10-90 составляет 32 мкс, что очень близко к тому, что мы ожидали.

    Рис. 8. Переходная характеристика тока через коаксиальный кабель.


    В микрополосковой линии передачи с обратной плоскостью под сигнальными путями обратный ток будет менять свой путь в зависимости от того, насколько быстро изменяется ток. Если время нарастания ваших сигналов составляет порядка 10 мкс или больше, что находится в звуковом диапазоне, обратный ток в плоскости будет распространяться и идти по пути наименьшего сопротивления. Но если время нарастания ваших сигналов меньше 10 мкс, весь ток с быстрым фронтом будет проходить непосредственно под сигнальными линиями.

    Заключение

    Это простое измерение демонстрирует самый важный принцип в SI/PI и EMI, что обратный ток будет течь по пути наименьшего сопротивления ниже примерно 10 кГц. Но выше примерно 10 кГц обратный ток начнет перераспределяться в обратном пути, чтобы быть рядом с сигнальным проводником. В этой конкретной геометрии на частоте 1 МГц 99% обратного тока протекает рядом с сигнальным проводником. Точная частота, при которой большая часть обратного тока протекает рядом с сигнальным трактом, будет варьироваться в зависимости от конкретной геометрии, но это хорошее эмпирическое правило, о котором следует помнить.

    Несмотря на то, что предусмотрены альтернативные пути тока, ток не будет проходить по этим путям, а всегда пойдет по пути с наименьшей индуктивностью контура. Подобно маленькому ягненку Мэри, выше 10 кГц, куда бы ни шел сигнальный ток, обязательно последует обратный ток.

     

    Простой планарный фотодетектор металл/SiO2/Si, использующий ток утечки, протекающий через слой SiO2

    rsc.org/schema/rscart38″> Кремниевые пластины, покрытые термически выращенным высококачественным слоем SiO 2 , часто использовались в качестве подложки для размещения различных наноструктур для изготовления фотоприемных устройств.Ни в одном отчете никогда не оспаривалось непосредственное изготовление фотодетекторов с использованием тока утечки через некачественные пленки SiO 2 и собственные свойства поглощения света Si. Здесь мы показываем, что планарные фотодетекторы металл/SiO 2 /Si можно легко изготовить, просто нанеся два металлических электрода (например, Au, Ag и Al) поверх пластины SiO 2 /Si в у которого слой SiO 2 невысокого качества.Систематически оценивают чувствительность, стабильность, характеристики фотоответа и чувствительность к интенсивности света. Наши результаты ясно показывают, что современные планарные фотодетекторы металл/SiO 2 /Si имеют большие преимущества по сравнению со многими фотодетекторами на основе наноструктур, построенными на подложке SiO 2 /Si. .

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова?

    Через него течет ток — ответы на кроссворды

    Разгадка кроссворда Через него протекает ток с 5 буквами последний раз видели 07 декабря 2021 . Мы думаем, что наиболее вероятным ответом на эту подсказку будет АНОД . Ниже приведены все возможные ответы на эту подсказку, упорядоченные по рангу. Вы можете легко улучшить поиск, указав количество букв в ответе.
    Ранг Слово Подсказка
    94% АНОД Через него протекает ток
    4% ЭЛЬБА Протекает через Германию.
    4% НИЛ Протекает через Судан.
    3% ДАТА Не актуально
    3% ДУНАЙ Река, протекающая через 10 стран или рядом с ними
    3% ЭБС Течет обратно
    3% ЭДДИ Текущее событие
    3% НОВАЯ Актуальнее
    2% ПИРС Проложить путь
    2% ПРОСЕИВАНИЕ ___ через (ищет)
    2% СТАРЫЙ Не актуально
    2% РАЗРЫВ Опасное течение
    2% ВЫПУСК Внешний ток
    2% ВЕТЕР Текущий
    2% ТЕРИВЕРПО Протекает через Турин.
    2% ДЖЕЙМСРИВЕР Протекает через Ричмонд.
    2% ПОВОРОТ Протекает через Ханой.
    2% ПЕКОС Протекает через Карловы Вары.
    2% ТЕПО Протекает через Турин.
    2% ИСАР Протекает через Мюнхен.

    Уточните результаты поиска, указав количество букв. Если какие-то буквы уже известны, вы можете предоставить их в виде шаблона: “CA????”.

    Найдено 1 решений для Через него протекает ток .Лучшие решения определяются по популярности, рейтингу и частоте поиска. Наиболее вероятный ответ на подсказку: АНОД .

    С кроссвордом.io вы найдете 1 решения. Мы используем исторические головоломки, чтобы найти наилучшие ответы на ваш вопрос. Мы добавляем много новых подсказок на ежедневной основе.

    С нашей поисковой системой для решения кроссвордов у вас есть доступ к более чем 7 миллионам подсказок. Вы можете сузить возможные ответы, указав количество букв, которые он содержит. Мы нашли более 1 ответа на вопрос Течет ток.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.