Вода и электрический ток

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

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

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

Обычная неочищенная вода

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

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

Теоретически идеально чистая вода

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

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

Реальная дистиллированная вода

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

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

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

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

Почему стоит опасаться контакта любой воды с электричеством

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

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

Источник

Электричество как вода. #3

Электричество как вода. #3

Привет водяным электрикам!

Третья часть эпопеи “Электричество Как Вода” начинается.

В прошлой части я задал вопросы, на которые пообещался ответить. Но, чтобы на них ответить, мне стоит объяснить ещё пару-тройку электрических характеристик, конечно же, на примере воды.

Достаточно простая водяная метафора для силы тока — расход. Расход воды. Количество литров за секунду. Т.е. сила тока во всей цепи — количество воды, проходящей по всем нашим соединённым трубам, за одну секунду.

Сила тока на резисторе (прибор, создающий сопротивление) — количество заряда, проходящего за секунду.

Если мы говорим про воду: расход воды в сужении трубы — количество прошедшей воды за 1 секунду.

Работа она и есть работа. На земле стояло 2 ведра, подняли на высоту 1 м — совершили работу.

Вода по трубам переместилась — совершила работу.

В электричестве за МЕРУ работы берётся не перемещение тока, а его физическое влияние на цепь, т.е. нагревание (и не только, но не берём во внимание). Ведь, когда ток проходит по всем нашим лампам, зарядникам, мониторам, он их нагревает.

И в итоге получается, что количество теплоты, которое цепь выделяет, = количество совершенной электричеством работы.

Мощность — величина, показывающая производительность, способность выполнять работу. Мощность определяет количество работы, которую кто-то может выполнить за 1 секунду. Т.е. работа, делённая на время.

Взять пример с вёдрами: если мы два ведра на 1 метр подняли за 4 секунды, то наша мощность — половина ведра в секунду. (два ведра за 4с, одно за 2с, половина за 1с). если мы два ведра подняли за 1 секунду, наша мощность — 2 ведра в секунду.

В электрических цепях мощность отдают (вырабатывают) источники тока/напряжения, а поглощают — лампочки, резисторы и всё остальное, имеющее сопротивление.

С характеристиками, кажется, разобрались.

А теперь ответы на вопросы из второй части:

А может ток быть, а напряжение — нет? А наоборот?

В идеальных моделях — да. В реальном мире — нет.

• Напряжение без тока: если замерить напряжение на выключателе света в комнате, когда он в положении “выключенного света”, мы увидим, что на нём есть напряжение, но ток по нему не идёт, потому что он в положении 0. В этом положении у него огромное сопротивление, которое не даёт течь току. Как труба, в которой закрыли кран: вода хочет литься, но кран не даёт. В раковине, в ванной, в кухне — напряжение есть, но не течёт — вы ж закрыли всё!
• Ток без напряжения: Представьте участок цепи от источника до лампочки. Вот перед вами провод. Лампочка горит. Ток есть. Если вы замерите напряжение на проводе, не замеряя ни на лампочке, ни батарейке, а просто на проводе, в двух близко расположенных точках — напряжения не будет. Лампочка горит — ток есть. Ток есть — напряжения нет.

Но в реальном мире всё-таки так не бывает. В первом случае сила тока через переключатель идти будет — но слишком маленькая, чтобы расшевелить цепь. Если бы сопротивление было бесконечным (идеальным) — тока не было. Но у переключателя сопротивление конечное (но огромное), поэтому по переключателю пойдёт ток, так называемый ток утечки. Но его значение будет мало и незначительно. Во втором случае напряжение всё-таки существовать будет — только тоже очень маленькое. Ведь у провода тоже есть сопротивление, вследствие которого возникает напряжение и небольшая потеря силы тока.

Такая разница возникает всё по той же причине: ничто не идеально.

Бьет от электричества напряжением или током?

Током. По вам же должно что-то течь. Чтобы задело. Т.е. током.

А в розетке что — напряжение или ток?

Напряжение. 220 Вольт. Ток возникает вследствие подключения приборов и прочего. Напряжение остаётся постоянным. (опять же в идеале, т.е. я не беру перегрузки и прочие причины падения напряжения)

А электросчетчик мотает что?

Работу тока. Т.е. мощность с электростанций, которую вся наша квартира потребила(если мы говорим о счётчиках в квартирах). Но для упрощения используют единицы — КилоВатт*Час. (скорее всего, упрощение сделано для сокращения цифры на счётчике, ведь, если бы работу замеряли в Ватт*Секунда, то число увеличивалось в 36000 раз, потому что в часе 3600 секунд, а приставка кило- равна тысяче Ватт) Т.е. если у вас целый час работал фен, потребляющий мощность, к примеру, 1000 Ватт (1 килоВатт) в час, то на счётчике будет 1 килоВатт*час. Если он работал два часа, на счётчике будет 2 килоВатт*час.

Но я придумал ещё! 😀

В чём разница между источником тока и источником напряжения?

В каких случаях какой источник нужно использовать?

Какими могут быть водные примеры двух типов источников?

Почему цепь должна быть замкнута?

Какой может быть пример электрической цепи через воду?

Источник

Какая вода не проводит электричество и почему

Мы привыкли считать, что вода прекрасно проводит электрический ток. Но это не совсем верное утверждение. Что в нем не так, и есть ли такая вода, что является диэлектриком? Будем разбираться!

Вода — проводник…

Вода часто задает загадки исследователям, это одна из самых таинственных жидкостей на планете. Даже, казалось бы, простой вопрос о ее проводимости оказывается совсем неоднозначным.

Вода прекрасно проводит электричество. Это аксиома, об этом знают многие. Нас часто предупреждают, что плавать в открытых водоемах в грозу нельзя, что не стоит трогать включенные бытовые приборы влажными руками.

… и диэлектрик

Но оказалось, что проводником является вовсе не вода сама по себе, а те примеси, что в ней практически всегда присутствуют. Что абсолютно точно: вода является универсальным растворителем, поэтому в ней всегда есть какие-то взвеси или хорошо растворенные примеси. В том числе, ионы минеральных солей, которые как раз и проводят ток.

Очистить живительную жидкость, сделать ее дистиллированной можно, такие способы существуют. И тогда она становится диэлектриком, то есть, практически не пропускает через себя ток.

Чистота — понятие временное

Дистиллированную воду мы можем увидеть и приобрести в некоторых торговых точках и в аптечных заведениях. Ее применяют при выработке некоторых видов продукции, она нужна в медицине, например, для разведения порошковых лекарств, применяемых для инъекций; и в других отраслях человеческой деятельности.

Вот только, если мы приобрели какой-то объем такой очищенной воды, она не будет долго оставаться стерильной. Соответственно, и диэлектриком она не будет всегда. Снова вступят в права ее свойства растворимости, она впитает в себя газы из воздуха, частички веществ со стенок сосудов и пр.

Источник

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

МОСКВА, 2 дек – РИА Новости. Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).

Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.

В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.

Источник

Бьет ли током в море, когда в него ударяет молния?

Гроза бывает не только над сушей, но и посреди моря. Когда тучи собираются над водой, и начинается ливень – это смотрится зрелищно, особенно если все это сопровождается громом и молниями. Причем иногда последняя может угодить прямиком в море. Ударит ли молния в этот момент воду током?

Какая вода проводит ток?

Вода в чистом виде не способна проводить электричество. В ее состав входят кислород и водород, которые не имеют заряда. Соответственно, ток через них проходить не может. Однако дистиллированная вода довольно редко встречается в природе. В большинстве случаев в ней находятся посторонние вещества. И вот с добавлением в жидкость различных примесей ситуация в корне меняется.

В воде, что течет из-под крана, находится в морях и озерах, встречаются примеси, содержащие положительно заряженные частицы: железо, магний, кальций, натрий, и отрицательно: карбонат, хлор, сульфат. Благодаря ним жидкость прекрасно проводит электричество, причем чем больше в ней концентрация солей, тем сильнее это свойство.

Наглядная демонстрация проводимости воды в зависимости от концентрации проводящих веществ

Когда в воду попадает ток, он начинает передаваться от атомов с отрицательным зарядом к тем, что имеют положительный. Так электричество постепенно распространяется по воде. Первым о том, что на распространение тока влияет состав жидкости, догадался химик Теодор Гротус. Однако он не смог проверить это экспериментальным путем из-за отсутствия нужного оборудования. В будущем ученые смогли подтвердить его догадки.

Бьет ли током в море, когда в него ударяет молния?

Когда в море ударяет молния, она действительно бьет его током. Из-за содержащихся в жидкости солей и других примесей электричество быстро распространяется в пространстве, взаимодействуя со всем, что встречает на своем пути.

Оказаться в радиусе поражения молнии посреди моря не так опасно, как в озере. Вода в последнем обладает худшей проводимостью, т.к. не содержит солей. Поэтому большая часть тока пройдет через проплывающего мимо человека.

Попадание молнии также губительно и для рыбы. Однако гораздо больший вред она получит не от тока, а от звуковых волн грома. В месте попадания молнии их интенсивность составляет 240 дБ. Этой силы хватает, чтобы оглушить всю рыбу, находящуюся в радиусе нескольких десятков метров.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник