Презентация " постоянный электрический ток" презентация к уроку по физике (8 класс) на тему. Презентация по физике "электрический ток в различных средах" Тепловое действие тока…

Слайд 1

преподаватель физики ГБОУ СПО «Невинномысский Энергетический Техникум» Пак Ольга Бен-Сер
«Электрический ток в газах»

Слайд 2

Процесс протекания тока через газы называют электрическим разрядом в газах. Распад молекул газа на электроны и положительные ионы называется ионизацией газа
При комнатных температурах газы являются диэлектриками. Нагревание газа или облучение ультрафиолетовыми, рентгеновскими и другими лучами вызывает ионизацию атомов или молекул газа. Газ становится проводником.

Слайд 3

Носители заряда возникают только при ионизации. Носители зарядов в газах – электроны и ионы
Если ионы и свободные электроны оказываются во внешнем электрическом поле, то они приходят в направленное движение и создают электрический ток в газах.
Механизм электропроводимости газов

Слайд 4

Несамостоятельный разряд
Явление протекания электрического тока через газ, наблюдаемое только при условии какого-либо внешнего воздействия на газ, называется несамостоятельным электрическим разрядом. При отсутствии напряжения на электродах гальванометр, включенный в цепь покажет нуль. При небольшой разности потенциалов между электродами трубки заряженные частицы начнут перемещаться, возникает газовый разряд. Но не все образующиеся ионы доходят до электродов. По мере увеличения разности потенциалов между электродами трубки возрастает и сила тока в цепи.

Слайд 5

Несамостоятельный разряд
При некотором определенном напряжении, когда все заряженные частицы, образующиеся в газе ионизатором за секунду, достигают за это время электродов. Ток достигает насыщения. Вольт-амперная характеристика несамостоятельного разряда

Слайд 6

Явление прохождения через газ электрического тока, не зависящего от внешних ионизаторов называется самостоятельным газовым разрядом в газе. Электрон, ускоряясь электрическим полем, на своем пути к аноду сталкивается с ионами и нейтральными молекулами. Его энергия пропорциональна напряженности поля и длине свободного пробега электрона. Если кинетическая энергия электрона превосходит работу, которую нужно совершить, чтобы ионизировать атом, то при столкновении электрона с атомом происходит его ионизация, называемая ионизацией электронным ударом.
Лавинообразное нарастание числа заряженных частиц в газе может начаться под воздействием сильного электрического поля. Ионизатор в этом случае уже не нужен.
Самостоятельный разряд

Слайд 7

Слайд 8

Коронный разряд наблюдается при атмосферном давлении в газе, находящимся в сильно неоднородном электрическом поле (около остриев, проводов линий высокого напряжения и т.д.) светящаяся область которого часто напоминает корону (поэтому его и назвали коронным)
Типы самостоятельного разряда

Слайд 9

Искровой разряд- Прерывистый разряд в газе, происходящий при большой напряженности электрического поля (около 3МВ/м) в воздухе при атмосферном давлении. Искровой разряд в отличии от коронного, приводит к пробою воздушного промежутка. применение: молния, для зажигания горючей смеси в ДВС, электроискровой обработки металлов
Типы самостоятельного разряда

Слайд 10

Дуговой разряд -(электрическая дуга) разряд в газе, происходящий при атмосферном давлении и небольшой разности потенциалов между близко расположенными электродами, но сила тока в электрической дуге достигает десятки ампер. Применение: прожектор, электросварка, резание тугоплавких металлов.
Типы самостоятельного разряда

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Постоянный электрический ток

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие условия: Наличие свободных электрических зарядов в проводнике; Наличие внешнего электрического поля для проводника.

Сила тока равна отношению электрического заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времен его прохождения t . I= I -сила тока(А) q- электрический заряд(Кл) t- время(с) g t

Единица измерения силы тока -7

Ампер Андре Мари Родился 22 января 1775 в Полемье близ Лиона в аристократической семье. Получил домашнее образование.. Занимался исследованиям связи между электричеством и магнетизмом (этот круг явлений Ампер называл электродинамикой). Впоследствии разработал теорию магнетизма. Умер Ампер в Марселе 10 июня 1836.

Амперметр Амперметр- прибор для измерения силы тока. Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Биологическое действие тока

Тепловое действие тока

Химическое действие электрического тока Впервые было открыто в 1800г.

Химическое действие тока

Магнитное действие тока

Сравни опыты, проводимые на рисунках. Что общего и чем отличаются опыты? Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию. Устройства, разделяющие заряды, т.е. создающие электрическое поле, называют источниками тока.

Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта (1745 - 1827) - итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока. Его первый источник тока – «вольтов столб» был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой.

Механический источник тока - механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. До конца XVIII века все технические источники тока были основаны на электризации трением. Наиболее эффективным из этих источников стала электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака) Электрофорная машина

Тепловой источник тока - внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию Термопара Термоэлемент (термопара) - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, то в них возникает ток. Заряды разделяются при нагревании спая. Термоэлементы применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях в качестве датчика температуры. Термоэлемент

Энергия света c помощью солнечных батарей преобразуется в электрическую энергию. Солнечная батарея Фотоэлемент. При освещении некоторых веществ светом в них появляется ток, световая энергия превращается в электрическую. В данном приборе заряды разделяются под действием света. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи. Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах. Фотоэлемент

Электромеханический генератор. Заряды разделяются путем совершения механической работы. Применяется для производства промышленной электроэнергии. Электромеханический генератор Генератор (от лат. generator - производитель) - устройство, аппарат или машина, производящая какой-либо продукт.

Рис. 1 Рис. 2 Рис. 3 Какие источники тока вы видите на рисунках?

Устройство гальванического элемента Гальванический элемент- химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Аккумулятор (от лат. accumulator - собиратель) - устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования.

Источник тока Способ разделения зарядов Применение Фотоэлемент Действие света Солнечные батареи Термоэлемент Нагревание спаев Измерение температуры Электромехани-ческий генератор Совершение механической работы Производство промышленной эл. энерг. Гальванический элемент Химическая реакция Фонарики, радиоприемники Аккумулятор Химическая реакция Автомобили Классификация источников тока

Что называют электрическим током? (Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.) 2. Что может заставить заряженные частицы упорядоченно двигаться? (Электрическое поле.) 3. Как можно создать электрическое поле? (С помощью электризации.) 4. Можно ли искру, возникшую в электрофорной машине, назвать электрическим током? (Да, так как имеет место кратковременное упорядоченное движение заряженных частиц?) Закрепление материала. Вопросы:

5. Что является положительным и отрицательным полюсами источника тока? 6. Какие источники тока вы знаете? 7. Возникает ли электрический ток при заземлении заряженного металлического шарика? 8. Движутся ли заряженные частицы в проводнике, когда по нему идет ток? 9. Если вы возьмёте картофелину или яблоко и воткнёте в них медную и цинковую пластинки. Затем подсоедините к этим пластинкам 1,5-В лампочку. Что у вас получится? Закрепление материала. Вопросы:

Решаем в классе Стр.27 задача 5.2

Для опыта тебе понадобится: Прочное бумажное полотенце; пищевая фольга; ножницы; медные монеты; поваренная соль; вода; два изолированных медных провода; маленькая лампочка (1,5 В). Твои действия: Раствори в воде немного соли; Нарежь аккуратно бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет; Намочи бумажные квадратики в солёной воде; Положи друг на друга стопкой: медную монету, кусочек фольги, снова монету, и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу – монета. Защищённый конец одного провода подсунь под стопку, второй конец присоедини к лампочке. Один конец второго провода положи на стопку сверху, второй тоже присоедини к лампочке. Что получилось? Домашний проект. Сделай батарейку.

Использованные ресурсы и литература: Кабардин О.Ф.физика 8класс М.:Просвещение,2014г. Томилин А.Н. Рассказы об электричестве. http://ru.wikipedia.org http:// www.disel.r u http:// www.fizika.ru http:// www.edu.doal.ru http:// schools.mari-el.ru http:// www.iro.yar.ru Домашнее задание: § 5,6,7 стр27, задача №5.1; Домашний проект. Сделай батарейку (инструкция выдаётся каждому ученику).

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ?

Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику не происходит переноса вещества, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.

ПРИРОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В МЕТАЛЛАХ

Электрический ток в металлических проводниках никаких изменений в этих проводниках, кроме их нагревания, не вызывает.

Концентрация электронов проводимости в металле очень велика: по порядку величины она равна числу атомов в единице объёма металла. Электроны в металлах находятся в непрерывном движении. Их беспорядочное движение напоминает движение молекул идеального газа. Это дало основание считать, что электроны в металлах образуют своеобразный электронный газ. Но скорость беспорядочного движения электронов в металле значительно больше скорости молекул в газе.

ОПЫТ Э.РИККЕ

Немецкий физик Карл Рикке провёл опыт, в котором электрический ток пропускал в течении года через три прижатых друг к другу, отшлифованных цилиндра - медный, алюминиевый и снова медный. После окончания было установлено, что имеются лишь незначительные следы взаимного проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твёрдых телах. Измерения, проведённые с высокой степенью точности, показали, что масса каждого из цилиндров осталась неизменной. Поскольку массы атомов меди и алюминия существенно отличаются друг от друга, то масса цилиндров должна была бы заметно измениться, если бы носителями заряда были ионы. Следовательно, свободными носителями заряда в металлах являются не ионы. Огромный заряд, который прошёл через цилиндры, был перенесён, очевидно, такими частицами, которые одинаковы и в меди, и в алюминии. Естественно предположить, что ток в металлах осуществляют именно свободные электроны.

Карл Виктор Эдуард Рикке

ОПЫТ Л.И. МАНДЕЛЬШТАМА И Н.Д. ПАПАЛЕКСИ

Русские ученые Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси в 1913 году поставили оригинальный опыт. Катушку с проводом стали крутить в разные стороны. Раскрутят, по часовой стрелке, потом резко остановят и - назад. Рассуждали они примерно так: если электроны и вправду обладают массой, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. Так и получилось. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук, а это означало что через него протекает ток.

Мандельштам Леонид Исаакович

Николай Дмитриевич Папалекси (1880-1947)

ОПЫТ Т.СТЮАРТА И Р.ТОЛМЕНА

Опыт Мандельштама и Папалекси в 1916 году повторили американские ученые Толмен и Стюарт.

Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводили в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов присоединили к чувствительному баллистическому гальванометру. Раскрученная катушка резко тормозилась, в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра.

Батлер Стюарт Томас

Ричард Чейз Толмен

КЛАССИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ

Предположение о том, что за электрический ток в металлах ответственны электроны, существовало и до проведения опыта Стюарта и Толмена. В 1900 году немецкий ученый П. Друде на основании гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал свою электронную теорию проводимости металлов, названную после классической электронной теорией . Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом схожий с идеальным газом. Он заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла

На рисунке показана траектория одного из свободных электронов в кристаллической решетке металла

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ:

Наличие большого числа электронов в металлах способствует их хорошей проводимости.
Под действием внешнего электрического поля на беспорядочное движение электронов накладывается упорядоченное движение, т.е. возникает ток.
Сила электрического тока, идущего по металлическому проводнику, равна:
Так как внутреннее строение у разных веществ различное, то и сопротивление тоже будет различным.
При увеличении хаотического движения частиц вещества происходит нагревание тела, т.е. выделение тепла. Здесь соблюдается закон Джоуля-Ленца:

l = e * n * S * Ū д

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Некоторые металлы и сплавы обладают сверхпроводимостью, свойством обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура).

Явление сверхпроводимости было обнаружено голландским физиком Х.Камерлингом – Онессом в 1911 году у ртути (Т кр =4,2 о К).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА:

получение сильных магнитных полей
передача электроэнергии от источника к потребителю
мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой в генераторах, электродвигателях и ускорителях, в нагревательных приборах

В настоящее время в энергетике существует большая проблема, связанная с большими потерями при передаче электроэнергии по проводам.

Возможное решение проблемы:

Строительство дополнительных ЛЭП - замена проводов на большие поперечные сечения - повышение напряжения - расщепление фазы

Слайд 2

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в этом проводнике,придут в движение в направлении действия на них электрических сил. Возникает электрический ток.Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время,необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока.

Слайд 3

Полюса источника тока

Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места,к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, а другой –отрицательно.

Слайд 4

Источники тока

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической работы в электрическую. Так например в электрофорной машине(см. рис.) в электрическую энергию превращается механическая энергия

Слайд 5

Электрическая цепь и ее составные части

Для того чтобы использовать энергию электрического тока, нужно прежде всего иметьисточник тока. Электродвигатели, лампы, плитки, всевозможные электробытовые приборы называютприемниками илипотребителями электрической энергии.

Слайд 6

Условные обозначения, применяемые на схемах

Электрическую энергию нужно доставить к приемнику. Для этого приемник соединяют с источником электрической энергии проводами. Чтобы включать и выключать в нужное время приемники, применяют ключи, рубильники, кнопки, выключатели. Источник тока, приемники, замыкающие устройства,соединенные между собой проводами, составляют простейшую электрическую цепь Чтобы в цепи был ток,она должна быть замкнутой.Если в каком – нибудь месте провод оборвется,то ток в цепи прекратится.

Слайд 7

Схемы

Чертежи, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называют схемами. На рисунке а) изображен пример электрической цепи.

Слайд 8

Электрический ток в металлах

Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов. Доказательством того, что ток в металлах обусловлен электронами,явились опыты физиков из нашей страны Л.И. Мендельштама и Н.Д. Папалекси(см.рис.), а так же американских физиков Б. Стюарта и РобертаТолмена.

Слайд 9

Узлы кристаллической решетки металла

В узлах кристаллической решетки металла расположены положительные ионы, а в пространстве межлу ними движутся свободные электроны, т. е. Не связанные с ядрами своих атомов (см. рис.). Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решетки. Поэтому в обычных условиях металл электрически нейтрален.

Слайд 10

Движение электронов

Когда в металле создается электрическое поле, оно действует на электроны с некоторой силой и сообщает ускорение в направлении, противоположном направлению вектора напряженности поля. Поэтому в электрическом поле беспорядочно движущиеся электроны смещаются в одном направлении, т.е. движутся упорядоченно.

Слайд 11

Движение электронов частично напоминает дрейф льдин во время ледохода…

Когда они,двигаясь беспорядочно и сталкиваясь друг с другом, дрейфуют по течению реки. Упорядоченное перемещение электронов проводимости и представляет собой электрический ток в металлах.

Слайд 12

Действие электрического тока.

О наличии электрического тока в цепи мы можем судить лишь по различным явлениям, которые вызывает электрический ток. Такие явления называют действиямитока. Некоторые из этих действий легко наблюдать на опыте.

Слайд 13

Тепловое действие тока…

…можно наблюдать, например, присоеденив к полюсам источника тока железную или никелиновую проволоку. Проволока при этом нагревается и, удлинившись, слегка провисает. Ее даже можно раскалить докрасна. В электрических лампах, например, тонкая вольфрамовая проволочка нагревается током да яркого свечения

Слайд 14

Химическое действие тока…

… состоит в том, что в некоторых растворах кислот при прохождении через них электрического тока наблюдается выделение веществ. Вещества,содержащиеся в растворе,откладываются на электродах, опущенных в этот раствор. Например,при пропускании тока через раствор медного купороса на отрицательно заряженном электроде выделится чистая медь. Это используют для получения чистых металлов.

Слайд 15

Магнитное действие тока …

… также можно наблюдать на опыте. Для этого медный провод, покрытый изоляционными материалом, нужно намотать на железный гвоздь, а концы провода соединить с источником тока. Когда цепь замкнута,гвоздь становится магнитом и притягивает небольшие железные предметы: гвозди, железные стружки, опилки. С исчезновением тока в обмотке гвоздь размагничивается.

Слайд 16

Рассмотрим теперь взаимодействие между проводником с током и магнитом.

На рисунке изображена висящая на нитях небольшая рамочка, на которую навито несколько витков тонкой медной проволоки. Концы обмотки присоединены к полюсам источника тока. Следовательно, в обмотке существует электрический ток, но рамка висит неподвижно. Если рамку поместить теперь между полюсами магнита, то она станет поворачиваться.

Слайд 17

Направление электрического тока.

Так как в большинстве случаев мы имеем дело с электрическим током в металлах, то за направление тока в цепи разумно было бы принять направление движения электронов в электрическом поле, т.е. считать, что ток направлен от отрицательного полюса источника к положительному. За направление тока условно приняли то направление, по которому движутся в проводнике положительные заряды, т.е. направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Это учтено во всех правилах и законах электрического тока.

Слайд 18

Сила тока.Единицы силы тока.

Электрический заряд,проходящий через поперечное сечение проводника в 1с, определяет силу тока в цепи. Значит, сила тока равна отношению электрического зарядаq, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохожденияt. Где I–сила тока.

Слайд 19

Опыт по взаимодействию двух проводников с током.

На Международной конференции по мерам и весам в 1948 году было решено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током. Ознакомимся сначала с этим явлением на опыте…

Слайд 20

Опыт

На рисунке изображены два гибких прямых проводника, расположенных параллельно друг другу. Оба проводника подсоединены к источнику тока. При замыкании цепи по проводникам протекает ток, вследствие чего они взаимодействуют –притягиваются или отталкиваются,в зависимости от направления токов в них. Силу взаимодействия проводников с током можно измерить, она зависит от длины проводника, расстояния между ними, среды, в которой находятся проводники, от силы тока в проводниках.

Слайд 21

Единицы силы тока.

За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки таких параллельных проводников длиной 1м взаимодействуют с силой 0,0000002 Н. Эту единицу силы тока называют ампером(А) .Так как она названа в честь французского ученого Андре Ампера.

При измерении силы тока амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют. В цепи,состоящей из источника тока и ряда проводников,соединенных так, что конец одного проводника соединяется с началом другого,сила тока во всех участках одинакова.

Слайд 25

Сила тока- очень важная характеристика электрической цепи. Работающим с электрическими цепями надо знать, что для человеческого организма безопасной считается сила тока до1 Ма. Сила тока бльше100 Ма приводит к серьезным поражениям организма.

Посмотреть все слайды

Электрический ток Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Ток проводимости (ток в проводниках) – движение микрозарядов в макротеле. Конвекционный ток – движение макроскопических заряженных тел в пространстве. Ток в вакууме – движение микрозарядов в вакууме.

Электрический ток В проводнике под действием приложенного электрического поля свободные электрические заряды перемещаются: положительные – по полю, отрицательные – против поля. Носители зарядов совершают сложное движение: 1)хаотическое со средней скоростью v ~ (10 3 ÷ 10 4 м/с), 2) направленное со средней скоростью v ~ Е (доли мм/с).

Таким образом, средняя скорость направленного движения электронов много меньше средней скорости их хаотического движения. Незначительная средняя скорость направленного движения объясняется их частыми столкновениями с ионами кристаллической решетки. В то же время всякое изменение электрического поля передается вдоль проводов со скоростью, равной скорости распространения электромагнитной волны – (3·10 8 м/с). Поэтому движение электронов под действием внешнего поля возникает на всем протяжении провода практически одновременно с подачей сигнала.

При движении зарядов нарушается их равновесное распределение. Следовательно, поверхность проводника уже не является эквипотенциальной и вектор напряженности электрического поля Е не направлен перпендикулярно поверхности, так как для движения зарядов необходимо, чтобы на поверхности Е τ 0. По этой причине внутри проводника существует электрическое поле, которое равно нулю только в случае равновесного распределения зарядов на поверхности проводника.

Условия появления и существования тока проводимости: 1. Наличие в среде свободных носителей заряда, т.е. заряженных частиц, способных перемещаться. В металле это электроны проводимости; в электролитах – положительные и отрицательные ионы; в газах – положительные, отрицательные ионы и электроны.

Условия появления и существования тока проводимости: 2. Наличие в среде электрического поля, энергия которого затрачивалась бы на перемещение электрических зарядов. Для того чтобы ток был длительным, энергия электрического поля должна все время пополняться, т.е. нужен источник электрической энергии – устройство, в котором происходит преобразование какой-либо энергии в энергию электрического поля.

– сила тока численно равна заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени. В СИ: . Движение носителей заряда одного знака эквивалентно движению носителей противоположного знака в противоположном направлении. Если ток создается двумя видами носителей:

Сторонние силы. Электродвижущая сила. Напряжение Если в цепи на носители тока действует только сила электростатического поля, то происходит перемещение носителей, которое приводит к выравниванию потенциалов во всех точках цепи и к исчезновению электрического поля. Следовательно, для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, которое создает и поддерживает разность потенциалов φ за счет работы сил неэлектрического происхождения. Такие устройства называются источниками тока (генераторы – преобразуется механическая энергия; аккумуляторы – энергия химической реакции между электродами и электролитом).

Сторонние силы. Электродвижущая сила. Сторонние силы силы неэлектрического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока. За счет поля сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля. Следовательно, на концах внешней цепи поддерживается разность потенциалов и в цепи течет постоянный ток.

Сторонние силы. Электродвижущая сила. Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов. Электродвижущая сила (э.д.с. – E) – физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда

Закон Ома для однородного участка цепи Однородным называется участок цепи не содержащий источника э.д.с. Закон Ома в интегральной форме: сила тока прямо пропорциональна падению напряжения на однородном участке цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Закон Ома не является универсальной связью между током и напряжением. а)Ток в газах и полупроводниках подчиняется закону Ома только при небольших U. б)Ток в вакууме не подчиняется закону Ома. Закон Богуславского-Лэнгмюра (закон 3/2): I ~ U 3/2. в) в дуговом разряде – при увеличении тока напряжение падает. Неподчинение закону Ома обусловлено зависимостью сопротивления от тока.

Закон Ома В СИ сопротивление R измеряется в омах . Величина R зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для цилиндрического проводника: где ρ – удельное электрическое сопротивление [Ом·м], для металлов его величина порядка 10 –8 Ом·м.

Сопротивление проводника зависит от его температуры: α – температурный коэффициент сопротивления, для чистых металлов (при не очень низких температурах α 1 / 273 К -1, ρ 0, R 0 – соответственно удельное сопротивление и сопротивление проводника при t = 0 o C. Такая зависимость ρ(t) объясняется тем, что с ростом температуры интенсивность хаотического движения положительных ионов кристаллической решетки увеличивается, направленное движение электронов тормозится.

Закон Ома для неоднородного участка цепи Неоднородный – участок цепи, содержащий источник э.д.с. Замкнутая цепь содержит источник э.д.с., который в направлении 1–2 способствует движению положительных зарядов. Е – напряженность поля кулоновских сил, Е ст – напряженность поля сторонних сил.

Закон Ома для неоднородного участка цепи Работа, совершаемая кулоновскими и сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда q 0+ – падение напряжения (напряжение). Так как точки 1, 2 были выбраны произвольно, то полученные соотношения справедливы для любых двух точек электрической цепи:

Работа и мощность электрического тока Закон Джоуля-Ленца При соударении свободных электронов с ионами кристаллической решетки они передают ионам избыток кинетической энергии, которую приобретают за время ускоренного движения в электрическом поле. В результате этих соударений амплитуда колебаний ионов около узлов кристаллической решетки увеличивается (тепловое движение ионов становится более интенсивным). Следовательно, проводник нагревается: температура – мера интенсивности хаотического движения атомов и молекул. Выделившееся тепло Q равно работе тока A.

Законы Кирхгофа Используются для расчета разветвленных цепей постоянного тока. Неразветвленная электрическая цепь – цепь, в которой все элементы цепи соединены последовательно. Элемент электрической цепи – любое устройство, включенное в электрическую цепь. Узел электрической цепи – точка разветвленной цепи, в которой сходится более двух проводников. Ветвь разветвленной электрической цепи – участок цепи между двумя узлами.

Второй закон Кирхгофа (обобщенный закон Ома): в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов I i на сопротивление соответствующих участков R i этого контура равна алгебраической сумме э.д.с. в контуре.

Второй закон Кирхгофа Ток считается положительным, если его направление совпадает с условно выбранным направлением обхода контура. Э.д.с. считается положительной, если направление обхода происходит от – к + источника тока, т.е. э.д.с. создает ток, совпадающий с направлением обхода.

Порядок расчета разветвленной цепи: 1. Произвольно выбрать и обозначить на чертеже направление тока во всех участках цепи. 2. Подсчитать число узлов в цепи (m). Записать первый закон Кирхгофа для каждого из (m-1) узлов. 3. Выделить произвольно замкнутые контуры в цепи, произвольно выбрать направления обхода контуров. 4. Записать для контуров второй закон Кирхгофа. Если цепь состоит из р-ветвей и m-узлов, то число независимых уравнений 2- го закона Кирхгофа равно (p-m+1).