1 co je elektrický proud. Co je elektrický proud a jaké jsou podmínky jeho existence?

Na dnešním setkání budeme hovořit o elektřině, která se stala nedílnou součástí moderní civilizace. Elektrická energie zasáhla všechny oblasti našeho života. A přítomnost domácích spotřebičů využívajících elektrický proud v každé domácnosti je tak přirozenou a nedílnou součástí každodenního života, že ji považujeme za samozřejmost.

Našim čtenářům tedy nabízíme základní informace o elektrickém proudu.

Co je elektrický proud

Prostředky elektrického proudu řízený pohyb nabitých částic. Látky obsahující dostatečný počet volných nábojů se nazývají vodiče. Soubor všech zařízení vzájemně propojených pomocí vodičů se nazývá elektrický obvod.

V běžném životě využíváme elektřinu procházející kovovými vodiči. Nosiče náboje v nich jsou volné elektrony.

Obvykle se chaoticky řítí mezi atomy, ale elektrické pole je nutí pohybovat se určitým směrem.

Jak se to stane

Tok elektronů v okruhu lze přirovnat k toku vody padající z vysoké hladiny na nízkou hladinu. Roli hladiny v elektrických obvodech hraje potenciál.

Aby obvodem procházel proud, musí být na jeho koncích udržován konstantní rozdíl potenciálů, tzn. napětí.

Obvykle se označuje písmenem U a měří se ve voltech (B).

Díky přiloženému napětí se v obvodu ustaví elektrické pole, které elektronům uděluje směrový pohyb. Čím vyšší napětí, tím silnější je elektrické pole, a tedy i intenzita toku směrově se pohybujících elektronů.

Rychlost šíření elektrického proudu je rovna rychlosti vzniku elektrického pole v obvodu, tedy 300 000 km/s, ale rychlost elektronů sotva dosahuje jen několik mm za sekundu.

Obecně se uznává, že proud teče z bodu s vyšším potenciálem, tj. z (+) do bodu s nižším potenciálem, tj. do (-). Napětí v obvodu je udržováno zdrojem proudu, jako je baterie. Znaménko (+) na jeho konci znamená nedostatek elektronů, znaménko (−) jejich přebytek, protože elektrony jsou nositeli záporného náboje. Jakmile se obvod se zdrojem proudu uzavře, elektrony se řítí z místa, kde je jich nadbytek, ke kladnému pólu zdroje proudu. Jejich cesta prochází vodiči, spotřebiči, měřicími přístroji a dalšími prvky obvodu.

Vezměte prosím na vědomí, že směr proudu je opačný než směr pohybu elektronů.

Jednoduše, směr proudu byl po dohodě vědců určen dříve, než byla stanovena povaha proudu v kovech.

Některé veličiny charakterizující elektrický proud

Síla proudu. Elektrický náboj procházející průřezem vodiče za 1 sekundu se nazývá proudová síla. Písmeno I se používá k jeho označení a měří se v ampérech (A).

Odpor. Další veličinou, o které potřebujete vědět, je odpor. Vzniká v důsledku srážek směrově se pohybujících elektronů s ionty krystalové mřížky. V důsledku takových srážek předávají elektrony část své kinetické energie iontům. V důsledku toho se vodič zahřívá a proudová síla klesá. Odpor je symbolizován písmenem R a měří se v ohmech (ohmech).

Čím delší je vodič a čím menší je jeho průřez, tím větší je odpor kovového vodiče. Při stejné délce a průměru drátu mají nejmenší odpor vodiče ze stříbra, mědi, zlata a hliníku. Z pochopitelných důvodů se v praxi používají dráty vyrobené z hliníku a mědi.

Moc. Při provádění výpočtů pro elektrické obvody je někdy nutné určit spotřebu energie (P).

K tomu by měl být proud protékající obvodem vynásoben napětím.

Jednotkou výkonu je watt (W).

Stejnosměrný a střídavý proud

Proud dodávaný různými bateriemi a akumulátory je konstantní. To znamená, že sílu proudu v takovém obvodu lze měnit pouze co do velikosti změnou jeho odporu různými způsoby, přičemž jeho směr zůstává nezměněn.

Ale Většina elektrických spotřebičů spotřebovává střídavý proud, tedy proud, jehož velikost a směr se plynule mění podle určitého zákona.

Vyrábí se v elektrárnách a poté putuje vysokonapěťovými přenosovými vedeními do našich domácností a podniků.

Ve většině zemí je frekvence obrácení proudu 50 Hz, to znamená, že k němu dochází 50krát za sekundu. V tomto případě se pokaždé síla proudu postupně zvyšuje, dosahuje maxima, pak klesá na 0. Poté se tento proces opakuje, ale s opačným směrem proudu.

V USA všechna zařízení pracují na frekvenci 60 Hz. Zajímavá situace se vyvinula v Japonsku. Tam třetina země používá střídavý proud s frekvencí 60 Hz a zbytek - 50 Hz.

Pozor – elektřina

Při používání elektrických spotřebičů a úderu blesku může dojít k úrazu elektrickým proudem Lidské tělo je dobrý vodič proudu.Úrazy elektrickým proudem jsou často způsobeny šlápnutím na drát ležící na zemi nebo odtlačením uvolněných elektrických drátů rukama.

Napětí nad 36 V je považováno za nebezpečné pro člověka. Pokud tělem osoby prochází proud pouze 0,05 A, může to způsobit nedobrovolnou svalovou kontrakci, která nedovolí osobě samostatně se odtrhnout od zdroje léze. Proud 0,1 A je smrtelný.

Střídavý proud je ještě nebezpečnější, protože na člověka působí silněji. Tento náš přítel a pomocník se v některých případech promění v nemilosrdného nepřítele způsobujícího dýchací potíže a srdeční činnost až k úplné zástavě srdce. Zanechává na těle hrozné stopy v podobě těžkých popálenin.

Jak oběti pomoci? Nejprve vypněte zdroj poškození. A pak se postarat o poskytnutí první pomoci.

Naše seznámení s elektřinou se chýlí ke konci. Dodejme jen pár slov o mořských tvorech, kteří mají „elektrické zbraně“. Jedná se o některé druhy ryb, úhoř konger a rejnok. Nejnebezpečnější z nich je úhoř říční.

Neměli byste k němu plavat na vzdálenost menší než 3 metry. Jeho rána není smrtelná, ale může dojít ke ztrátě vědomí.

Pokud by vám tato zpráva byla užitečná, rád vás uvidím

Když se člověk naučil vytvářet a používat elektrický proud, kvalita jeho života se dramaticky zvýšila. Nyní význam elektřiny každým rokem roste. Abyste se naučili porozumět složitějším problémům souvisejícím s elektřinou, musíte nejprve pochopit, co je elektrický proud.

Co je aktuální

Definice elektrického proudu je jeho reprezentace ve formě usměrněného toku pohybujících se nosných částic, kladně nebo záporně nabitých. Nositelé poplatků mohou být:

• elektrony nabité se znaménkem minus pohybující se v kovech;
• ionty v kapalinách nebo plynech;
• kladně nabité díry z pohybujících se elektronů v polovodičích.

Jaký je proud, je také určeno přítomností elektrického pole. Bez něj nevznikne usměrněný tok nabitých částic.

Koncepce elektrického prouduBez uvedení jeho projevů by bylo neúplné:

1. Jakýkoli elektrický proud je doprovázen magnetickým polem;
2. Vodiče se při průchodu zahřívají;
3. Elektrolyty mění chemické složení.

Vodiče a polovodiče

Elektrický proud může existovat pouze ve vodivém médiu, ale povaha jeho toku je odlišná:

1. Kovové vodiče obsahují volné elektrony, které se začnou pohybovat pod vlivem elektrického pole. Když se teplota zvýší, zvýší se také odpor vodičů, protože teplo zvyšuje pohyb atomů v chaotickém pořadí, což narušuje volné elektrony;
2. V kapalném prostředí tvořeném elektrolyty vyvolává vzniklé elektrické pole proces disociace - vznik kationtů a aniontů, které se v závislosti na znaménku náboje pohybují ke kladnému a zápornému pólu (elektrodám). Zahřívání elektrolytu vede ke snížení odporu v důsledku aktivnějšího rozkladu molekul;

Důležité! Elektrolyt může být pevný, ale povaha proudu v něm je identická s kapalinou.

1. Plynné prostředí je také charakterizováno přítomností iontů, které se uvádějí do pohybu. Tvoří se plazma. Záření také produkuje volné elektrony, které se účastní řízeného pohybu;
2. Když je elektrický proud vytvořen ve vakuu, elektrony uvolněné na záporné elektrodě se pohybují směrem ke kladné elektrodě;
3. V polovodičích jsou volné elektrony, které při zahřívání rozbíjejí vazby. Na jejich místech zůstávají otvory s nábojem se znaménkem plus. Díry a elektrony jsou schopny vytvářet řízený pohyb.

Nevodivá média se nazývají dielektrika.

Důležité! Směr proudu odpovídá směru pohybu částic nosiče náboje se znaménkem plus.

Typ proudu

1. Konstantní. Vyznačuje se konstantní kvantitativní hodnotou proudu a směru;
2. Variabilní. V průběhu času pravidelně mění své vlastnosti. Je rozdělena do několika odrůd v závislosti na změně parametru. Po sinusoidě se mění hlavně kvantitativní hodnota proudu a jeho směr;
3. Vířivé proudy. Objevují se, když magnetický tok prochází změnami. Vytvořte uzavřené obvody bez pohybu mezi póly. Vířivé proudy způsobují intenzivní vývin tepla a v důsledku toho se zvyšují ztráty. V jádrech elektromagnetických cívek jsou omezeny použitím konstrukce jednotlivých izolovaných desek namísto pevných.

Elektrické charakteristiky

1. Síla proudu. Jedná se o kvantitativní měření náboje procházejícího za jednotku času napříč průřezem vodičů. Náboje se měří v coulombech (C), časová jednotka je sekunda. Síla proudu je C/s. Výsledný poměr se nazýval ampér (A), který měří kvantitativní hodnotu proudu. Měřícím zařízením je ampérmetr, zapojený sériově do elektrického připojovacího obvodu;
2. Moc. Elektrický proud ve vodiči musí překonat odpor média. Práce vynaložená na jeho překonání v určitém časovém období bude síla. V tomto případě se elektřina přeměňuje na jiné druhy energie - práce je hotová. Výkon závisí na proudu a napětí. Jejich součin určí činný výkon. Po vynásobení časem se získá spotřeba energie - to, co ukazuje měřič. Výkon lze měřit ve voltampérech (VA, kVA, mVA) nebo ve wattech (W, kW, mW);
3. Napětí. Jedna ze tří nejdůležitějších vlastností. Aby proud tekl, je nutné vytvořit potenciálový rozdíl mezi dvěma body v uzavřeném okruhu elektrických spojů. Napětí je charakterizováno prací vykonanou elektrickým polem, když se pohybuje jeden nosič náboje. Podle vzorce je jednotkou napětí J/C, což odpovídá voltu (V). Měřícím zařízením je voltmetr, zapojený paralelně;
4. Odpor. Charakterizuje schopnost vodičů propouštět elektrický proud. Určeno materiálem vodiče, délkou a plochou průřezu. Měření je v ohmech (Ohm).

Zákony pro elektrický proud

Elektrické obvody se počítají pomocí tří hlavních zákonů:

1. Ohmův zákon. Studoval a formuloval jej fyzik z Německa na počátku 19. století pro stejnosměrný proud, poté byl aplikován i na střídavý proud. Stanovuje vztah mezi proudem, napětím a odporem. Téměř každý elektrický obvod je vypočítán na základě Ohmova zákona. Základní vzorec: I = U/R, neboli proud je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu;

1. Faradayův zákon. Týká se elektromagnetické indukce. Vznik indukčních proudů ve vodičích je způsoben vlivem magnetického toku, který se v průběhu času mění v důsledku indukce EMF (elektromotorické síly) v uzavřené smyčce. Velikost indukovaného emf, měřená ve voltech, je úměrná rychlosti, kterou se mění magnetický tok. Díky zákonu indukce vyrábějí generátory elektřinu;
2. Joule-Lenzův zákon. Je to důležité při výpočtu ohřevu vodičů, který se používá pro návrh a výrobu topných, osvětlovacích zařízení a dalších elektrických zařízení. Zákon nám umožňuje určit množství tepla uvolněného při průchodu elektrického proudu:

kde I je síla protékajícího proudu, R je odpor, t je čas.

Elektřina v atmosféře

V atmosféře může existovat elektrické pole a dochází k ionizačním procesům. Přestože povaha jejich výskytu není zcela jasná, existují různé vysvětlující hypotézy. Nejpopulárnější je kondenzátor, jako analog pro reprezentaci elektřiny v atmosféře. Jeho desky lze použít k zobrazení zemského povrchu a ionosféry, mezi kterými cirkuluje dielektrikum - vzduch.

Druhy atmosférické elektřiny:

1. Výboje blesku. Blesky s viditelnou září a hromy. Napětí blesku dosahuje stovek milionů voltů při proudu 500 000 A;

1. Oheň svatého Elma. Korónový výboj elektřiny tvořený kolem drátů, stožárů;
2. Kulový blesk. Výboj ve tvaru koule pohybující se vzduchem;
3. Polární světla. Vícebarevná záře zemské ionosféry pod vlivem nabitých částic pronikajících z vesmíru.

Lidé využívají prospěšné vlastnosti elektrického proudu ve všech oblastech života:

• osvětlení;
• přenos signálu: telefon, rádio, televize, telegraf;
• elektrická doprava: vlaky, elektromobily, tramvaje, trolejbusy;
• vytvoření komfortního mikroklimatu: vytápění a klimatizace;
• lékařské vybavení;
• použití v domácnosti: elektrické spotřebiče;
• počítače a mobilní zařízení;
• průmysl: stroje a zařízení;
• elektrolýza: výroba hliníku, zinku, hořčíku a dalších látek.

Elektrické nebezpečí

Přímý kontakt s elektrickým proudem bez ochranných prostředků je pro člověka smrtelný. Existuje několik typů dopadů:

• tepelné popálení;
• elektrolytické odbourávání krve a lymfy se změnou jejího složení;
• konvulzivní svalové kontrakce mohou vyvolat srdeční fibrilaci, dokud se úplně nezastaví, a narušit fungování dýchacího systému.

Důležité! Proud pociťovaný osobou začíná hodnotou 1 mA, pokud je aktuální hodnota 25 mA, jsou možné vážné negativní změny v těle.

Nejdůležitější vlastností elektrického proudu je to, že může vykonávat užitečnou práci pro člověka: osvětlit dům, vyprat a sušit prádlo, uvařit večeři, vytopit domov. V dnešní době zaujímá jeho využití při přenosu informací významné místo, i když to nevyžaduje velkou spotřebu energie.

Video

Proud a napětí jsou kvantitativní parametry používané v elektrických obvodech. Nejčastěji se tyto veličiny mění v čase, jinak by provoz elektrického obvodu neměl smysl.

Napětí

Obvykle je napětí označeno písmenem "U". Práce vynaložená na přesun jednotky náboje z bodu s nízkým potenciálem do bodu s vysokým potenciálem je napětí mezi těmito dvěma body. Jinými slovy, je to energie uvolněná poté, co se jednotka náboje přesune z vysokého na nízký potenciál.

Napětí lze také nazvat rozdíl potenciálů, stejně jako elektromotorickou sílu. Tento parametr se měří ve voltech. K přesunu 1 coulombu náboje mezi dvěma body, které mají napětí 1 volt, je třeba vykonat práci 1 joule. Coulomby měří elektrické náboje. 1 coulomb se rovná náboji 6x10 18 elektronů.

Napětí je rozděleno do několika typů v závislosti na typech proudu.

• Konstantní napětí . Je přítomen v elektrostatických a stejnosměrných obvodech.
• střídavé napětí . Tento typ napětí se nachází v obvodech se sinusovým a střídavým proudem. V případě sinusového proudu se berou v úvahu následující charakteristiky napětí:
  amplituda kolísání napětí– toto je jeho maximální odchylka od osy x;
  okamžité napětí, který je vyjádřen v určitém časovém okamžiku;
  efektivní napětí, je určena aktivní prací vykonanou v 1. pololetí;
  průměrné usměrněné napětí, určeno velikostí usměrněného napětí za jednu harmonickou periodu.

Při přenosu elektřiny nadzemním vedením závisí provedení podpěr a jejich rozměry na velikosti použitého napětí. Napětí mezi fázemi se nazývá síťové napětí a napětí mezi zemí a každou fází je fázové napětí . Toto pravidlo platí pro všechny typy venkovních vedení. V Rusku je v domácích elektrických sítích standardem třífázové napětí s lineárním napětím 380 voltů a fázovým napětím 220 voltů.

Elektrický proud

Proud v elektrickém obvodu je rychlost pohybu elektronů v určitém bodě, měřená v ampérech a označená ve schématech písmenem „ já" Používají se také odvozené jednotky ampér s odpovídajícími předponami mili-, mikro-, nano atd. Proud 1 ampér je generován pohybem jednotky náboje 1 coulomb za 1 sekundu.

Obvykle se má za to, že proud teče ve směru od kladného potenciálu k zápornému. Z kurzu fyziky však víme, že elektron se pohybuje opačným směrem.

Musíte vědět, že napětí se měří mezi 2 body na obvodu a proud protéká jedním konkrétním bodem v obvodu nebo jeho prvkem. Pokud tedy někdo používá výraz „napětí v odporu“, pak je to nesprávné a negramotné. Často ale mluvíme o napětí v určitém bodě obvodu. To se týká napětí mezi zemí a tímto bodem.

Napětí vzniká působením elektrických nábojů v generátorech a dalších zařízeních. Proud vzniká přivedením napětí do dvou bodů na obvodu.

Abychom pochopili, co je proud a napětí, bylo by správnější použít. Na něm vidíte proud a napětí, které se v průběhu času mění. V praxi jsou prvky elektrického obvodu spojeny vodiči. V určitých bodech mají prvky obvodu svou vlastní hodnotu napětí.

Proud a napětí se řídí pravidly:

• Součet proudů vstupujících do bodu se rovná součtu proudů opouštějících bod (pravidlo zachování náboje). Toto pravidlo je Kirchhoffův zákon pro proud. Bod vstupu a výstupu proudu se v tomto případě nazývá uzel. Důsledkem tohoto zákona je následující tvrzení: v sériovém elektrickém obvodu skupiny prvků je hodnota proudu stejná pro všechny body.
• V paralelním obvodu prvků je napětí na všech prvcích stejné. Jinými slovy, součet úbytků napětí v uzavřeném obvodu je nulový. Tento Kirchhoffův zákon platí pro napětí.
• Práce vykonaná obvodem (výkon) za jednotku času je vyjádřena takto: P = U*I. Výkon se měří ve wattech. 1 joul práce za 1 sekundu se rovná 1 wattu. Energie je distribuována ve formě tepla, vynaložena na provádění mechanické práce (v elektromotorech), přeměněna na záření různého typu a akumulována v nádobách nebo bateriích. Při navrhování složitých elektrických systémů je jednou z výzev tepelné zatížení systému.

Charakteristika elektrického proudu

Předpokladem existence proudu v elektrickém obvodu je uzavřený obvod. Pokud je obvod přerušen, proud se zastaví.

Na tomto principu funguje každý v elektrotechnice. Přerušují elektrický obvod pomocí pohyblivých mechanických kontaktů, a tím zastavují tok proudu a vypínají zařízení.

V energetice se elektrický proud vyskytuje uvnitř proudových vodičů, které jsou vyrobeny ve formě přípojnic a dalších částí, které vedou proud.

Existují také další způsoby, jak vytvořit vnitřní proud v:

• Kapaliny a plyny v důsledku pohybu nabitých iontů.
• Vakuum, plyn a vzduch pomocí termionické emise.
• , v důsledku pohybu nosičů náboje.

Podmínky pro výskyt elektrického proudu

• Zahřívání vodičů (ne supravodičů).
• Aplikace potenciálového rozdílu na nosiče náboje.
• Chemická reakce, při které se uvolňují nové látky.
• Vliv magnetického pole na vodič.

Aktuální průběhy

• Přímka.
• Proměnná harmonická sinusovka.
• Meandr, podobný sinusovce, ale s ostrými rohy (někdy lze rohy vyhlazovat).
• Pulzující forma jednoho směru s amplitudou měnící se od nuly po největší hodnotu podle určitého zákona.

Druhy práce elektrického proudu

• Světelné záření vytvářené osvětlovacími zařízeními.
• Výroba tepla pomocí topných těles.
• Mechanické práce (rotace elektromotorů, obsluha ostatních elektrických zařízení).
• Vznik elektromagnetického záření.

Negativní jevy způsobené elektrickým proudem

• Přehřátí kontaktů a živých částí.
• Výskyt vířivých proudů v jádrech elektrických zařízení.
• Elektromagnetické záření do vnějšího prostředí.

Při návrhu musí tvůrci elektrických zařízení a různých obvodů při svých návrzích zohledňovat výše uvedené vlastnosti elektrického proudu. Například škodlivé účinky vířivých proudů v elektromotorech, transformátorech a generátorech jsou redukovány fúzí jader používaných k průchodu magnetických toků. Laminace jádra je jeho výroba nikoli z jednoho kusu kovu, ale ze sady jednotlivých tenkých plátů speciální elektrooceli.

Ale na druhou stranu se vířivé proudy používají k provozu mikrovlnných trub a pecí pracujících na principu magnetické indukce. Proto můžeme říci, že vířivé proudy jsou nejen škodlivé, ale i prospěšné.

Střídavý proud se signálem ve formě sinusoidy se může lišit frekvencí kmitů za jednotku času. V naší zemi je průmyslová frekvence elektrického proudu standardní a rovná se 50 hertzům. V některých zemích se používá aktuální frekvence 60 hertzů.

Pro různé účely v elektrotechnice a radiotechnice se používají jiné frekvenční hodnoty:

• Nízkofrekvenční signály s nižší proudovou frekvencí.
• Vysokofrekvenční signály, které jsou mnohem vyšší než frekvence průmyslového proudu.

Předpokládá se, že elektrický proud vzniká pohybem elektronů ve vodiči, proto se nazývá vodivý proud. Existuje však jiný typ elektrického proudu, který se nazývá konvekce. Dochází k němu, když se nabitá makrotěla pohybují, například dešťové kapky.

Elektrický proud v kovech

Pohyb elektronů při působení konstantní síly je přirovnáván k sestupu parašutisty k zemi. V těchto dvou případech dochází k rovnoměrnému pohybu. Na parašutisty působí gravitační síla a proti ní působí síla odporu vzduchu. Pohyb elektronů je ovlivněn silou elektrického pole a ionty krystalových mřížek tomuto pohybu odolávají. Průměrná rychlost elektronů dosahuje konstantní hodnoty, stejně jako rychlost parašutisty.

V kovovém vodiči je rychlost pohybu jednoho elektronu 0,1 mm za sekundu a rychlost elektrického proudu je asi 300 tisíc km za sekundu. Elektrický proud totiž protéká pouze tam, kde je na nabité částice přivedeno napětí. Proto je dosaženo vysokého průtoku proudu.

Když se elektrony pohybují v krystalové mřížce, existuje následující vzorec. Elektrony se nesrazí se všemi přilétajícími ionty, ale pouze s každým desátým z nich. Vysvětlují to zákony kvantové mechaniky, které lze zjednodušit následovně.

Pohyb elektronů je brzděn velkými ionty, které kladou odpor. To je zvláště patrné při zahřívání kovů, kdy se těžké ionty „houpou“, zvětšují a snižují elektrickou vodivost krystalových mřížek vodiče. Proto při zahřívání kovů se jejich odpor vždy zvyšuje. S klesající teplotou se zvyšuje elektrická vodivost. Snížením teploty kovu na absolutní nulu lze dosáhnout efektu supravodivosti.

Co je elektrický proud

Usměrněný pohyb elektricky nabitých částic pod vlivem . Takové částice mohou být: ve vodičích – elektrony, v elektrolytech – ionty (kationty a anionty), v polovodičích – elektrony a tzv. „díry“ („vodivost elektronových děr“). Existuje také „předpětí“, jehož tok je způsoben procesem nabíjení kapacity, tj. změna potenciálového rozdílu mezi deskami. Mezi deskami nedochází k pohybu částic, ale kondenzátorem protéká proud.

V teorii elektrických obvodů je proud považován za směrový pohyb nosičů náboje ve vodivém prostředí pod vlivem elektrického pole.

Vodivý proud (zjednodušeně proud) v teorii elektrických obvodů je množství elektřiny protékající za jednotku času průřezem vodiče: i=q/t, kde i je proud. A; q = 1,6·10 9 - elektronový náboj, C; t - čas, s.

Tento výraz platí pro stejnosměrné obvody. Pro obvody střídavého proudu se používá tzv. okamžitá hodnota proudu, rovná rychlosti změny náboje v čase: i(t)= dq/dt.

K elektrickému proudu dochází, když se elektrické pole nebo potenciálový rozdíl objeví v části elektrického obvodu mezi dvěma body vodiče. Potenciální rozdíl mezi dvěma body se nazývá napětí resp pokles napětí v této části obvodu.

Místo výrazu „proud“ („velikost proudu“) se často používá výraz „síla proudu“. To však nelze nazvat úspěšným, protože síla proudu není žádná síla v doslovném smyslu slova, ale pouze intenzita pohybu elektrických nábojů ve vodiči, množství elektřiny procházející za jednotku času křížem. - průřezová plocha vodiče.
Proud je charakterizován , který se v soustavě SI měří v ampérech (A), a hustotou proudu, která se v soustavě SI měří v ampérech na metr čtvereční.
Jeden ampér odpovídá pohybu elektrického náboje rovného jednomu coulombu (C) průřezem vodiče po dobu jedné sekundy (s):

1A = 1C/s.

V obecném případě, když označíme proud písmenem i a náboj q, získáme:

i = dq / dt.

Jednotka proudu se nazývá ampér (A). Proud ve vodiči je 1 A, pokud průřezem vodiče projde za 1 sekundu elektrický náboj rovný 1 coulombu.

Pokud se podél vodiče přivede napětí, uvnitř vodiče vznikne elektrické pole. Při intenzitě pole E na elektrony s nábojem e působí síla f = Ee. Veličiny f a E jsou vektorové. Během doby volné dráhy získávají elektrony směrový pohyb spolu s chaotickým pohybem. Každý elektron má záporný náboj a přijímá složku rychlosti namířenou proti vektoru E (obr. 1). Uspořádaný pohyb, charakterizovaný určitou průměrnou rychlostí elektronů vcp, určuje tok elektrického proudu.

Elektrony mohou mít řízený pohyb ve zředěných plynech. V elektrolytech a ionizovaných plynech je tok proudu způsoben hlavně pohybem iontů. V souladu se skutečností, že v elektrolytech se kladně nabité ionty pohybují od kladného pólu k zápornému, byl historicky směr proudu považován za opačný než směr pohybu elektronů.

Za směr proudu se považuje směr, kterým se pohybují kladně nabité částice, tzn. směr opačný k pohybu elektronů.
V teorii elektrických obvodů se směr proudu v pasivním obvodu (mimo zdroje energie) považuje za směr pohybu kladně nabitých částic z vyššího potenciálu do nižšího. Tento směr byl přijat na samém počátku rozvoje elektrotechniky a odporuje skutečnému směru pohybu nosičů náboje - elektronů pohybujících se ve vodivém prostředí z mínusu do plusu.

Hodnota rovnající se poměru proudu k ploše průřezu S se nazývá proudová hustota (označená δ): δ= I/S

Předpokládá se, že proud je rovnoměrně rozložen po průřezu vodiče. Proudová hustota ve vodičích se obvykle měří v A/mm2.

Podle typu nosičů elektrického náboje a média jejich pohybu se rozlišují vodivostní proudy a výtlačné proudy. Vodivost se dělí na elektronickou a iontovou. Pro ustálené podmínky se rozlišují dva typy proudů: stejnosměrný a střídavý.

Přenos elektrického proudu nazýváme jev přenosu elektrických nábojů nabitými částicemi nebo tělesy pohybujícími se ve volném prostoru. Hlavním typem elektrického proudu je pohyb elementárních částic s nábojem v dutině (pohyb volných elektronů v elektronkách), pohyb volných iontů v plynových výbojích.

Elektrický posuvný proud (polarizační proud) nazývaný uspořádaný pohyb vázaných nosičů elektrických nábojů. Tento typ proudu lze pozorovat v dielektrikách.
Celkový elektrický proud- skalární veličina rovna součtu elektrického vodivého proudu, elektrického přenosového proudu a elektrického posuvného proudu uvažovaným povrchem.

Konstanta je proud, který se může měnit ve velikosti, ale nemění své znaménko po libovolně dlouhou dobu. Přečtěte si o tom více zde:

Střídavý proud je proud, který se periodicky mění jak ve velikosti, tak ve znaménku.Veličinou charakterizující střídavý proud je frekvence (v soustavě SI měřená v hertzech), v případě, že se jeho síla periodicky mění. Vysokofrekvenční střídavý proud je vytlačen na povrch vodiče. Vysokofrekvenční proudy se používají ve strojírenství k tepelnému zpracování povrchů dílů a svařování a v metalurgii k tavení kovů.Střídavé proudy dělíme na sinusové a nesinusový. Proud, který se mění podle harmonického zákona, se nazývá sinusový:

i = jsem sin ωt,

Je jím charakterizována rychlost změny střídavého proudu, definovaná jako počet úplných opakujících se kmitů za jednotku času. Frekvence je označena písmenem f a je měřena v hertzech (Hz). Frekvence proudu v síti 50 Hz tedy odpovídá 50 úplným oscilacím za sekundu. Úhlová frekvence ω je rychlost změny proudu v radiánech za sekundu a souvisí s frekvencí pomocí jednoduchého vztahu:

ω = 2πf

Ustálené (pevné) hodnoty stejnosměrných a střídavých proudů označujte velkým písmenem I nestabilní (okamžité) hodnoty - písmeno i. Obvykle je kladný směr proudu považován za směr pohybu kladných nábojů.

Jedná se o proud, který se v průběhu času mění podle sinusového zákona.

Střídavý proud také odkazuje na proud v konvenčních jedno- a třífázových sítích. V tomto případě se parametry střídavého proudu mění podle harmonického zákona.

Protože se střídavý proud mění s časem, jednoduché metody řešení problémů vhodné pro obvody stejnosměrného proudu zde nejsou přímo použitelné. Při velmi vysokých frekvencích mohou náboje podléhat oscilačnímu pohybu - proudit z jednoho místa v okruhu do druhého a zpět. V tomto případě, na rozdíl od stejnosměrných obvodů, nemusí být proudy v sériově zapojených vodičích stejné. Kapacity přítomné ve střídavých obvodech tento efekt zvyšují. Navíc při změně proudu dochází k samoindukčním efektům, které se stávají významnými i při nízkých frekvencích, pokud jsou použity cívky s vysokou indukčností. Při relativně nízkých frekvencích lze střídavé obvody stále vypočítat pomocí , které je však nutné odpovídajícím způsobem upravit.

S obvodem, který obsahuje různé odpory, induktory a kondenzátory, lze zacházet, jako by se skládal ze zobecněného odporu, kondenzátoru a induktoru zapojených do série.

Uvažujme vlastnosti takového obvodu připojeného k sinusovému generátoru střídavého proudu. Chcete-li formulovat pravidla pro výpočet střídavých obvodů, musíte najít vztah mezi poklesem napětí a proudem pro každou ze součástí takového obvodu.

Hraje zcela odlišné role v AC a DC obvodech. Pokud je například k obvodu připojen elektrochemický prvek, kondenzátor se začne nabíjet, dokud se napětí na něm nerovná emf prvku. Poté se nabíjení zastaví a proud klesne na nulu. Pokud je obvod připojen ke generátoru střídavého proudu, pak v jednom půlcyklu elektrony vytečou z levé desky kondenzátoru a hromadí se vpravo a ve druhém - naopak. Tyto pohybující se elektrony představují střídavý proud, jehož síla je na obou stranách kondenzátoru stejná. Dokud frekvence střídavého proudu není příliš vysoká, je proud přes rezistor a induktor také stejný.

V zařízeních spotřebovávajících střídavý proud je střídavý proud často usměrňován usměrňovači, aby se vytvořil stejnosměrný proud.

Vodiče elektrického proudu

Materiál, ve kterém protéká proud, se nazývá. Některé materiály se při nízkých teplotách stávají supravodivými. V tomto stavu nekladou téměř žádný odpor proudu; Ve všech ostatních případech vodič odolává toku proudu a v důsledku toho se část energie elektrických částic přemění na teplo. Proudovou sílu lze vypočítat pomocí části obvodu a Ohmova zákona pro celý obvod.

Rychlost pohybu částic ve vodičích závisí na materiálu vodiče, hmotnosti a náboji částice, okolní teplotě, použitém potenciálovém rozdílu a je mnohem menší než rychlost světla. Přesto se rychlost šíření samotného elektrického proudu rovná rychlosti světla v daném prostředí, tedy rychlosti šíření čela elektromagnetické vlny.

Jak proud působí na lidské tělo?

Proud procházející tělem člověka nebo zvířete může způsobit elektrické popáleniny, fibrilaci nebo smrt. Na druhé straně se elektrický proud používá v intenzivní péči k léčbě duševních chorob, zejména deprese, elektrická stimulace určitých oblastí mozku se používá k léčbě onemocnění, jako je Parkinsonova choroba a epilepsie, kardiostimulátor, který stimuluje srdeční sval pomocí pulzního proud se používá při bradykardii. U lidí a zvířat se proud používá k přenosu nervových vzruchů.

Z bezpečnostních důvodů je minimální člověkem vnímatelný proud 1 mA. Proud se stává nebezpečným pro lidský život již od síly přibližně 0,01 A. Proud se stává pro člověka smrtelným již od síly přibližně 0,1 A. Napětí nižší než 42 V je považováno za bezpečné.

Elektrický proud

Nejprve stojí za to zjistit, co je elektrický proud. Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic ve vodiči. Aby mohl vzniknout, musí se nejprve vytvořit elektrické pole, pod jehož vlivem se začnou výše zmíněné nabité částice pohybovat.

První poznatky o elektřině před mnoha staletími se týkaly elektrických „nábojů“ produkovaných třením. Již ve starověku lidé věděli, že jantar, třený vlnou, získal schopnost přitahovat lehké předměty. Ale teprve na konci 16. století anglický lékař Gilbert tento jev podrobně studoval a zjistil, že úplně stejné vlastnosti má mnoho dalších látek. Tělesa, která stejně jako jantar dokážou po rozetření přitahovat lehké předměty, nazval elektrifikovanými. Toto slovo je odvozeno z řeckého elektronu – „jantar“. V současné době říkáme, že těla v tomto stavu mají elektrický náboj a samotná těla se nazývají „nabitá“.

Elektrické náboje vznikají vždy, když se různé látky dostanou do těsného kontaktu. Pokud jsou tělesa pevná, pak jejich těsnému kontaktu brání mikroskopické výstupky a nerovnosti, které jsou na jejich povrchu. Zmáčknutím takových těles a jejich třením o sebe spojíme jejich povrchy, které by se bez tlaku dotýkaly jen v několika bodech. V některých tělech se mohou elektrické náboje volně pohybovat mezi různými částmi, ale v jiných je to nemožné. V prvním případě se těla nazývají „vodiče“ a ve druhém „dielektrika nebo izolátory“. Vodiče jsou všechny kovy, vodné roztoky solí a kyselin atd. Příklady izolantů jsou jantar, křemen, ebonit a všechny plyny vyskytující se za normálních podmínek.

Přesto je třeba poznamenat, že rozdělení těles na vodiče a dielektrika je velmi libovolné. Všechny látky ve větší či menší míře vedou elektrický proud. Elektrické náboje jsou kladné a záporné. Tento druh proudu nebude trvat dlouho, protože elektrifikované tělo se vybije. Pro další existenci elektrického proudu ve vodiči je nutné udržovat elektrické pole. Pro tyto účely se používají zdroje elektrického proudu. Nejjednodušší případ výskytu elektrického proudu je, když je jeden konec drátu připojen k elektrifikovanému tělesu a druhý k zemi.

Elektrické obvody dodávající proud do žárovek a elektromotorů se objevily až s vynálezem baterií, který se datuje kolem roku 1800. Poté šel vývoj doktríny elektřiny tak rychle, že se za necelé století stala nejen součástí fyziky, ale vytvořila základ nové elektrické civilizace.

Základní veličiny elektrického proudu

Množství elektřiny a proudu. Účinky elektrického proudu mohou být silné nebo slabé. Síla elektrického proudu závisí na množství náboje, který proteče obvodem za určitou časovou jednotku. Čím více elektronů se přesunulo z jednoho pólu zdroje na druhý, tím větší byl celkový náboj přenesený elektrony. Tento čistý náboj se nazývá množství elektřiny procházející vodičem.

Zejména chemický účinek elektrického proudu závisí na množství elektřiny, tj. čím větší náboj projde roztokem elektrolytu, tím více látky se usadí na katodě a anodě. V tomto ohledu lze množství elektřiny vypočítat zvážením hmotnosti látky nanesené na elektrodě a znalostí hmotnosti a náboje jednoho iontu této látky.

Síla proudu je veličina, která se rovná poměru elektrického náboje procházejícího průřezem vodiče k době, kdy protéká. Jednotkou náboje je coulomb (C), čas se měří v sekundách (s). V tomto případě je jednotka proudu vyjádřena v C/s. Tato jednotka se nazývá ampér (A). K měření proudu v obvodu se používá elektrické měřicí zařízení zvané ampérmetr. Pro zařazení do obvodu je ampérmetr vybaven dvěma svorkami. Je zapojen sériově do obvodu.

Elektrické napětí. Již víme, že elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic – elektronů. Tento pohyb je vytvářen pomocí elektrického pole, které vykonává určitou práci. Tento jev se nazývá práce elektrického proudu. Aby bylo možné přesunout více náboje elektrickým obvodem za 1 s, musí elektrické pole vykonat více práce. Na základě toho se ukazuje, že práce elektrického proudu by měla záviset na síle proudu. Ale je tu ještě jedna hodnota, na které závisí práce proudu. Tato veličina se nazývá napětí.

Napětí je poměr práce vykonané proudem v určité části elektrického obvodu k náboji procházejícímu stejnou částí obvodu. Proudová práce se měří v joulech (J), náboj - v coulombech (C). V tomto ohledu bude jednotkou měření napětí 1 J/C. Tato jednotka se nazývala volt (V).

Aby v elektrickém obvodu mohlo vzniknout napětí, je potřeba zdroj proudu. Když je obvod otevřený, napětí je přítomno pouze na svorkách zdroje proudu. Pokud je tento zdroj proudu zařazen do obvodu, vznikne napětí i v jednotlivých úsecích obvodu. V tomto ohledu se v obvodu objeví proud. To znamená, že můžeme stručně říci následující: pokud není v obvodu žádné napětí, není tam žádný proud. K měření napětí se používá elektrický měřicí přístroj zvaný voltmetr. Svým vzhledem připomíná dříve zmíněný ampérmetr, jen s tím rozdílem, že na stupnici voltmetru se objevuje písmeno V (na ampérmetru místo A). Voltmetr má dvě svorky, pomocí kterých se připojuje paralelně k elektrickému obvodu.

Elektrický odpor. Po připojení různých vodičů a ampérmetru k elektrickému obvodu si můžete všimnout, že při použití různých vodičů dává ampérmetr různé hodnoty, tj. v tomto případě je síla proudu dostupná v elektrickém obvodu jiná. Tento jev lze vysvětlit tím, že různé vodiče mají různý elektrický odpor, což je fyzikální veličina. Na počest německého fyzika byl pojmenován Ohm. Zpravidla se ve fyzice používají větší jednotky: kiloohm, megaohm atd. Odpor vodiče se obvykle označuje písmenem R, délka vodiče L a plocha průřezu S V tomto případě lze odpor zapsat jako vzorec:

kde koeficient p se nazývá rezistivita. Tento koeficient vyjadřuje odpor vodiče délky 1 m s plochou průřezu rovnou 1 m2. Měrný odpor je vyjádřen v ohmech x m. Protože dráty mají zpravidla poměrně malý průřez, jejich plochy se obvykle uvádějí v milimetrech čtverečních. V tomto případě bude jednotka odporu Ohm x mm2/m. V tabulce níže. Obrázek 1 ukazuje odpory některých materiálů.

Podle tabulky. 1 je zřejmé, že měď má nejnižší elektrický odpor a kovová slitina nejvyšší. Kromě toho mají dielektrika (izolátory) vysoký měrný odpor.

Elektrická kapacita. Již víme, že dva vodiče izolované od sebe mohou akumulovat elektrické náboje. Tento jev je charakterizován fyzikální veličinou zvanou elektrická kapacita. Elektrická kapacita dvou vodičů není nic jiného než poměr náboje jednoho z nich k rozdílu potenciálu mezi tímto vodičem a sousedním. Čím nižší je napětí při nabíjení vodičů, tím větší je jejich kapacita. Jednotkou elektrické kapacity je farad (F). V praxi se používají frakce této jednotky: mikrofarad (μF) a pikofarad (pF).

Yandex.DirectVšechny inzerátyByty k dennímu pronájmu Kazaň! Apartmány od 1000 rub. denní. Mini-hotely. Hlášení dokumentů16.forguest.ru Byty k dennímu pronájmu v KazaniÚtulné apartmány ve všech čtvrtích Kazaně. Rychlý denní pronájem bytu.fatyr.ru Nový prohlížeč Yandex. Pohodlné záložky a spolehlivá ochrana. Prohlížeč pro příjemné prohlížení internetu!browser.yandex.ru 0+

Pokud vezmete dva vodiče izolované od sebe a umístíte je na krátkou vzdálenost od sebe, dostanete kondenzátor. Kapacita kondenzátoru závisí na tloušťce jeho desek a tloušťce dielektrika a jeho propustnosti. Zmenšením tloušťky dielektrika mezi deskami kondenzátoru lze výrazně zvýšit kapacitu kondenzátoru. Na všech kondenzátorech musí být kromě jejich kapacity uvedeno i napětí, pro které jsou tato zařízení určena.

Práce a síla elektrického proudu. Z výše uvedeného je zřejmé, že elektrický proud vykonává určitou práci. Při zapojování elektromotorů elektrický proud zprovozňuje všechny druhy zařízení, posouvá vlaky po kolejích, osvětluje ulice, vytápí domov a také vytváří chemický efekt, tj. umožňuje elektrolýzu atd. Můžeme říci, že vykonaná práce proudem na určitém úseku obvodu se rovná proudu produktu, napětí a době, po kterou byla práce vykonávána. Práce se měří v joulech, napětí ve voltech, proud v ampérech, čas v sekundách. V tomto ohledu 1 J = 1B x 1A x 1s. Z toho vyplývá, že pro měření práce elektrického proudu by měly být použity tři přístroje najednou: ampérmetr, voltmetr a hodiny. To je ale těžkopádné a neefektivní. Proto se obvykle práce elektrického proudu měří pomocí elektroměrů. Toto zařízení obsahuje všechna výše uvedená zařízení.

Výkon elektrického proudu se rovná poměru práce proudu k době, po kterou byl proveden. Výkon je označen písmenem „P“ a je vyjádřen ve wattech (W). V praxi se používají kilowatty, megawatty, hektowatty atd. Aby bylo možné měřit výkon obvodu, musíte si vzít wattmetr. Elektrotechnici vyjadřují práci proudu v kilowatthodinách (kWh).

Základní zákony elektrického proudu

Ohmův zákon. Napětí a proud jsou považovány za nejužitečnější charakteristiky elektrických obvodů. Jedním z hlavních rysů využití elektřiny je rychlý transport energie z jednoho místa na druhé a její předání spotřebiteli v požadované formě. Součin rozdílu potenciálů a proudu dává výkon, tj. množství energie vydané v obvodu za jednotku času. Jak bylo uvedeno výše, k měření výkonu v elektrickém obvodu byste potřebovali 3 zařízení. Je možné vystačit s jedním a vypočítat výkon z jeho údajů a některých charakteristik obvodu, jako je jeho odpor? Mnoha lidem se tento nápad líbil a považovali jej za plodný.

Jaký je tedy odpor drátu nebo obvodu jako celku? Má drát, stejně jako vodovodní potrubí nebo potrubí vakuového systému, trvalou vlastnost, kterou bychom mohli nazvat odporem? Například v potrubí je poměr tlakového rozdílu vytvářejícího průtok dělený průtokem obvykle konstantní charakteristikou potrubí. Podobně se tepelný tok v drátu řídí jednoduchým vztahem zahrnujícím teplotní rozdíl, plochu průřezu drátu a jeho délku. Objev takového vztahu pro elektrické obvody byl výsledkem úspěšného hledání.

Ve 20. letech 19. století začal německý učitel Georg Ohm jako první pátrat po výše uvedeném vztahu. Především usiloval o slávu a slávu, která by mu umožnila učit na univerzitě. Proto si vybral oblast výzkumu, která slibovala zvláštní výhody.

Om byl synem mechanika, takže věděl, jak kreslit kovový drát o různých tloušťkách, který potřeboval k pokusům. Protože v té době nebylo možné koupit vhodný drát, vyrobil si ho Om sám. Během svých experimentů zkoušel různé délky, různé tloušťky, různé kovy a dokonce i různé teploty. Všechny tyto faktory jeden po druhém měnil. V době Ohma byly baterie stále slabé a produkovaly nekonzistentní proud. V tomto ohledu výzkumník použil jako generátor termočlánek, jehož horký spoj byl umístěn do plamene. Kromě toho použil hrubý magnetický ampérmetr a měřil potenciální rozdíly (Ohm je nazýval „napětí“) změnou teploty nebo počtu tepelných spojů.

Studium elektrických obvodů se právě začalo rozvíjet. Poté, co byly kolem roku 1800 vynalezeny baterie, se začal vyvíjet mnohem rychleji. Byla navržena a vyrobena různá zařízení (dost často ručně), byly objeveny nové zákony, objevily se pojmy a termíny atd. To vše vedlo k hlubšímu pochopení elektrických jevů a faktorů.

Aktualizace znalostí o elektřině na jedné straně způsobila vznik nového oboru fyziky, na druhé straně byla základem pro rychlý rozvoj elektrotechniky, tedy baterií, generátorů, napájecích systémů pro osvětlení a elektrický pohon. , byly vynalezeny elektrické pece, elektromotory atd. , jiné.

Ohmovy objevy měly velký význam jak pro rozvoj studia elektřiny, tak pro rozvoj aplikované elektrotechniky. Umožňovaly snadno předpovídat vlastnosti elektrických obvodů pro stejnosměrný proud, následně pro střídavý proud. V roce 1826 vydal Ohm knihu, ve které nastínil teoretické závěry a experimentální výsledky. Ale jeho naděje nebyly oprávněné; Stalo se tak proto, že metoda hrubého experimentování se zdála neatraktivní v době, kdy se mnozí zajímali o filozofii.

Nezbylo mu nic jiného, ​​než opustit své učitelské místo. Ze stejného důvodu nedosáhl jmenování na univerzitu. Po dobu 6 let žil vědec v chudobě, bez důvěry v budoucnost, zažíval pocit hořkého zklamání.

Postupně však jeho díla získala slávu, nejprve mimo Německo. Om byl respektován v zahraničí a těžil z jeho výzkumu. V tomto ohledu byli jeho krajané nuceni ho v jeho vlasti uznat. V roce 1849 získal profesuru na univerzitě v Mnichově.

Ohm objevil jednoduchý zákon stanovující vztah mezi proudem a napětím pro kus drátu (pro část obvodu, pro celý obvod). Navíc sestavil pravidla, která vám umožní určit, co se změní, když si vezmete drát jiné velikosti. Ohmův zákon je formulován následovně: síla proudu v části obvodu je přímo úměrná napětí v této části a nepřímo úměrná odporu části.

Joule-Lenzův zákon. Elektrický proud v jakékoli části obvodu dělá nějakou práci. Vezměme například libovolný úsek obvodu, mezi jehož konci je napětí (U). Podle definice elektrického napětí je práce vykonaná při pohybu jednotky náboje mezi dvěma body rovna U. Pokud je síla proudu v dané části obvodu rovna i, pak v čase t náboj projde a proto práce elektrického proudu v této sekci bude:

Tento výraz platí pro stejnosměrný proud v každém případě, pro jakýkoli úsek obvodu, který může obsahovat vodiče, elektromotory atd. Proudový výkon, tj. práce za jednotku času, se rovná:

Tento vzorec se používá v soustavě SI k určení jednotky napětí.

Předpokládejme, že úsekem obvodu je stacionární vodič. V tomto případě se veškerá práce změní v teplo, které se v tomto vodiči uvolní. Pokud je vodič homogenní a dodržuje Ohmův zákon (to zahrnuje všechny kovy a elektrolyty), pak:

kde r je odpor vodiče. V tomto případě:

Tento zákon poprvé experimentálně odvodil E. Lenz a nezávisle na něm i Joule.

Je třeba poznamenat, že topné vodiče mají četné aplikace v technologii. Nejběžnější a nejdůležitější z nich jsou žárovky.

Zákon elektromagnetické indukce. V první polovině 19. století objevil anglický fyzik M. Faraday fenomén magnetické indukce. Tato skutečnost, která se stala majetkem mnoha výzkumníků, dala silný impuls rozvoji elektrotechniky a radiotechniky.

Faraday v průběhu experimentů zjistil, že když se změní počet magnetických indukčních čar pronikající povrchem ohraničeným uzavřenou smyčkou, vzniká v něm elektrický proud. To je základ snad nejdůležitějšího fyzikálního zákona – zákona elektromagnetické indukce. Proud, který se vyskytuje v obvodu, se nazývá indukce. Vzhledem k tomu, že elektrický proud vzniká v obvodu pouze tehdy, když jsou volné náboje vystaveny vnějším silám, pak s měnícím se magnetickým tokem procházejícím po povrchu uzavřeného obvodu se v něm objevují stejné vnější síly. Působení vnějších sil se ve fyzice nazývá elektromotorická síla nebo indukované emf.

Elektromagnetická indukce se objevuje i v otevřených vodičích. Když vodič překročí magnetické siločáry, objeví se na jeho koncích napětí. Důvodem vzniku takového napětí je indukované emf. Pokud se magnetický tok procházející uzavřenou smyčkou nemění, neobjevuje se žádný indukovaný proud.

Pomocí konceptu „indukčního emf“ můžeme hovořit o zákonu elektromagnetické indukce, tj. indukční emf v uzavřené smyčce se co do velikosti rovná rychlosti změny magnetického toku povrchem ohraničeným smyčkou.

Lenzovo pravidlo. Jak již víme, ve vodiči vzniká indukovaný proud. V závislosti na podmínkách svého vzhledu má jiný směr. Ruský fyzik Lenz při této příležitosti zformuloval následující pravidlo: indukovaný proud vznikající v uzavřeném obvodu má vždy takový směr, že magnetické pole, které vytváří, nedovolí změnu magnetického toku. To vše způsobuje výskyt indukčního proudu.

Indukční proud, jako každý jiný, má energii. To znamená, že v případě indukčního proudu se objeví elektrická energie. Podle zákona zachování a přeměny energie může výše zmíněná energie vzniknout pouze díky množství energie nějakého jiného druhu energie. Lenzovo pravidlo tedy plně odpovídá zákonu zachování a přeměny energie.

Kromě indukce se v cívce může objevit tzv. samoindukce. Jeho podstata je následující. Pokud v cívce vznikne proud nebo se změní jeho síla, objeví se měnící se magnetické pole. A pokud se magnetický tok procházející cívkou změní, objeví se v něm elektromotorická síla, která se nazývá samoindukční emf.

Podle Lenzova pravidla samoindukční emf při uzavírání obvodu ruší sílu proudu a brání jeho zvýšení. Když je obvod vypnutý, samoindukční emf snižuje sílu proudu. V případě, že síla proudu v cívce dosáhne určité hodnoty, magnetické pole se přestane měnit a samoindukční emf se stane nulovým.