Как найти обратное направление тока

обратное направление тока

Частый вопрос, который задают на школьном экзамене по физике: “А назовите-ка нам, голубчик, какое направление имеет электрический ток в цепи?”

Тут следует вспомнить, что электрический ток как таковой – это упорядоченное движение заряженных частиц. Это движение часто ассоциируют с водой в трубе. Само собой, что у такого движения есть направление.

В рамках действующей модели мы должны сказать, что исторически принято считать направлением тока в цепи движение положительных зарядов. Значит, электрический ток перемещается от плюса к минусу. Фраза “истерически принято” отмечено не зря. Чуть позже, когда начали изучать электрический ток в металлах, формулировку дополнили.

Если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц.

Обратите внимание, что и тут это положение является скорее общепринятым, нежели реальным.

В итоге так и запоминаем – ток в электрической цепи движется противоположно электронам, а электроны перемещаются от минуса к плюсу.

Часто спрашивают о том, почему частицы движутся именно так? Почему их направление движения такое, а не другое? Причина такого их поведения довольно простая. Противоположности притягиваются и положительная клемма источника питания (удобно тут разбираться на постоянном токе) тянет к себе отрицательные заряды и они, преодолевая всю цепь, переходят от минуса к плюсу.

Такая модель удобная, она подтверждена на практике и позволяет заставить работать любое современное устройство.

Нет ничего важнее мелочей…

Однажды Нильс Бор не применительно к электрическому току сказал:

Мне всё равно, как это работает – главное, что это работает

По этой логике такая физическая модель прекрасно подходит для практики, но в плане теоретических изысканий хотелось бы большего.

Возьмем хотя бы представление о том, что электрический ток – это движение электронов. Допустим, можно принять это как главный постулат. Вот только электроны представляются всем как мячики, которые катаются по полой трубе. Опять-таки, это подходящая модель, чтобы зажечь лампочку, а не понять смысл электрического тока.

Современное представление об электроне сводится к тому, что это некоторая энергетическая субстанция, являющаяся прямым следствием колебания квантового поля.

И тут интересно порассуждать насчёт направления движения тока в проводнике, зная об этом. Хочу отметить, что дальше будут приведены скорее мои догадки и предположения, нежели сугубо экспериментальные данные.

Факт того, что “электричество” перемещается по проводам оспорить сложно. В противном случае лампочка горела бы всегда или не зажигалась бы в момент включения в цепь. Сам электрический ток сегодня правильнее называть уже энергией, опираясь на тот факт, что и электрон является колебанием поля. Значит, по проводам перемещается энергия.

Направление перемещения энергии будет совпадать с направлением тока в проводнике. Движение же энергии подчиняется направлению энтропии. Тут следует вспомнить рассуждения о демоне Максвелла и направлении физических процессов. Противоречие получается только в том, что в одном случае мы использовали модель с мячиками в качестве электронов, а в другом случае рассматриваем сам электрон как энергию.

При таком взгляде на проблему направления тока в цепи ключевым становится построение этой цепи, которое обеспечивает возможность энергии перемещаться стандартным образом, нежели какие-то специфические знания о природе конкретных частиц и их перемещениях. Ведь эти частицы только являются формой энергии. Это обстоятельство лишь подчеркивает, что рассуждая о направлении тока мы говорим только об “истерической модели”, которая хорошо ложится на практику.

П.с. Я ни в коем случае не убеждаю, что эту модель не нужно знать и она ошибочная. Она прекрасно работает на уровне “физической электрики”. Но мы-то тут посягаем на глубокие теории 🙂

⚠ Обязательно подписывайтесь на мой канал в ДЗЕН, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за новым контентом! Материалы выходят регулярно!

👉 Тут я размещаю ссылки на новые материалы, чтобы они не потерялись в ДЗЕНе

🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!

✅ Подписывайтесь на телегу проекта

Для
реверса двигателя первым способом
применяют схему реверсивного мостика,
состоящую из контактов В1, В2
«Вперёд» и H1,
H2
«Назад» (рис. 13.4.).

Рис.
13.4. Схема реверса двигателя постоянного
тока изменением направления тока в
обмотке якоря

Пары
контактов В1-В2 и Н1-Н2 замыкаются
поочерёдно. При направлении «Вперёд»
замкнуты
контакты В1 и В2, цепь тока через обмотку
якоря такая: «плюс» – В1 – обмотка якоря
– В2 – «минус».

При
направлении «Назад» замкнуты контакты
H1
и Н2, цепь тока через обмотку якоря такая:
«плюс» – H1
– обмотка якоря – Н2 – «минус».

Таким
образом, при работе «Вперёд» ток через
обмотку якоря протекал в направлении
сверху вниз, при работе «Назад» – снизу
вверх. При
этом направление тока в параллельной
обмотке возбуждения не изменялось.

Реверс изменением направления тока в параллельной обмотке возбуждения

Для
реверса двигателя вторым способом
применяют ту же схему реверсивного
мостика, однако, меняют местами обмотку
якоря и обмотку возбуждения (рис.
13.5).

Рис.
13.5 Схема реверса двигателя постоянного
тока изменением направления тока в
обмотке возбуждения

При
направлении «Вперёд» замкнуты
контакты В1 и В2, цепь тока через обмотку
возбуждения такая: «плюс» – В1 – обмотка
возбуждения – В2 – «минус».

При
направлении «Назад» замкнуты контакты
H1
и Н2, цепь тока через обмотку возбуждения
такая: «плюс» – H1
– обмотка возбуждения – Н2 – «минус».

Таким
образом, при работе «Вперёд» ток через
обмотку возбуждения
протекал в направлении
сверху вниз, при работе «Назад» – снизу
вверх.

При
этом направление тока в обмотке якоря
не изменялось.

Однако
этот второй способ на практике не
применяют из-за недостатков:

1. при
   переключении контактов В1, В2 и H1,
   H2
   существует момент времени, когда
   контакты К1, К2 уже разомкнулись, а
   контакты Н1,Н2 ещё не замкнулись. В этот
   момент ток в обмотке возбуждения равен
   0, поэтому магнитный поток Ф, а значит,
   и противоЭДС обмотки якоря Е = k*ω*Ф
   = 0.

При
этом ток якоря двигателя увеличивается
до значения

I=
(U
– E
)
/ R
= (
U
– 0 ) / R=
U
/ R=
I,

который
в десятки раз больше номинального, что
недопустимо;

2.
одновременно в обмотке возбуждения
индуктируется ЭДС самоиндукции

е=–
LdI/
dt

которая
в десятки раз больше напряжения сети
из–за
крайне малого значения времени
dt,
в течение которого ток возбуждения
убывает до нуля (т.к. контакты В1, В2 и
Н1,Н2 переключаются практически мгновенно).

Под
действием этой ЭДС происходит пробой
изоляции витков обмотки возбуждения.

Следует
обратить внимание на то, что при
изменении
полярности
напряжения питающей сети двигатель
постоянного
тока
не реверсирует.

Это
объясняется тем, что при переброске
концов одновременно
изменяется направление тока как в
обмотке двигателя, так и в параллельной
обмотке возбуждения, а знак
электромагнитного момента не изменяется:

М’
= с (–
I)(–
Ф)
= М

Рис.
13.6 Схема включения двигателя постоянного
тока при прямой (а) и обратной (б) полярности
напряжения питающей сети

На
рис. 13.6(а) а ток якоря Iи
ток возбуждения Iпротекают
в направлении слева направо, а при
изменении полярности – в направлении
справа налево (рис. 13.6 б).

Реверс
при этом не происходит.

Сказанное
подтверждается на рис 13.6(в) и 13.6(г).

На
рис. 13.6(в) произвольно выбрана полярность
полюсов N
и S
и направление тока в верхнем проводнике
(крестик) и нижнем (точка). Направление
электромагнитных сил Fи
F
найдено по правилу левой руки. Якорь
вращается в направлении против часовой
стрелки.

Если
изменить полярность питающей сети, то
одновременно изменится полярность
полюсов (на рис. 13.6г верхний полюс – S,
а нижний – N)
и направление тока в обмотке якоря (в
верхнем проводнике – точка, в нижнем –
крестик ).

Применяя
правило левой руки, находим, что
направление электромагнитных сил Fи
F
не
изменилось, реверс не произошел.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #