От термодинамики у вас мурашки по спине? От векторов бессонница? А электромагнетизм вызывает чувство страха? Не отчаивайтесь! Это удобное руководство упростит освоение основ физики. Опытный преподаватель Стивен Хольцнер поможет вам легко и непринужденно пройти все темы начального курса физики (от механики до оптики) и попутно расскажет о некоторых наиболее удивительных физических явлениях: энергии, теплоте, электричестве и многом другом.
Основные темы книги:
Стивен Хольцнер получил докторскую степень по физике в Корнелльском университете и более 10 лет преподавал начальный курс физики студентам первых курсов. Расскажи про книгу своим друзьям и коллегам: Твитнуть Нравится | Оглавление к книге Физика для чайниковОб авторахВведение Часть I. Часть II. Да пребудут с нами силы физики Часть III. Обращаем работу в энергию и наоборот  Сжимаем пружины: простое гармоническое движениеЧасть IV. Формулируем законы термодинамики Часть V. Электризуемся и намагничиваемся Глава 20. Немного света на зеркала и линзы Часть VI. Великолепные десятки Глоссарий |
Автор множества книг по физике и компьютерным технологиям.Электрический ток. Сила тока – Класс!ная физика
- Подробности
- Просмотров: 816
«Физика – 10 класс»
Электрический ток — направленное движение заряженных частиц.
Благодаря электрическому току освещаются квартиры, приводятся в движение станки, нагреваются конфорки на электроплитах, работает радиоприемник и т. д.
Рассмотрим наиболее простой случай направленного движения заряженных частиц — постоянный ток.
Какой электрический заряд называется элементарным?
Чему равен элементарный электрический заряд?
Чем различаются заряды в проводнике и диэлектрике?
При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда из одной точки в другую. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит (рис. 15.1, а). Поперечное сечение проводника в среднем пересекает одинаковое число электронов в двух противоположных направлениях. Электрический заряд переносится через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в направленном движении (рис.
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Электрический ток имеет определённое направление.
За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.
Направление тока совпадает с направлением вектора напряжённости электрического поля. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.
Выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой упорядоченное движение электронов — отрицательно заряженных частиц.
Действие тока.
Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.
Во-первых, проводник, по которому идёт ток, нагревается.
Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника: например, выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т. д.).
В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется
Так, магнитная стрелка вблизи проводника с током поворачивается. Магнитное действие тока в отличие от химического и теплового является основным, так как проявляется у всех без исключения проводников. Химическое действие тока наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов, а нагревание отсутствует у сверхпроводников.
В лампочке накаливания вследствие прохождения электрического тока излучается видимый свет, а электродвигатель совершает механическую работу.
Сила тока.
Если в цепи идёт электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника всё время переносится электрический заряд.
Заряд, перенесённый в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.
Если через поперечное сечение проводника за время Δt переносится заряд Δq, то среднее значение силы тока равно:
Средняя сила тока равна отношению заряда Δq, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени Δt, к этому промежутку времени.
Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.
Сила переменного тока в данный момент времени определяется также по формуле (15.1), но промежуток времени Δt в таком случае должен быть очень мал.
Сила тока, подобно заряду, — величина скалярная.
Она может быть как положительной, так и отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений обхода контура принять за положительное. Сила тока I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I < 0.
Термин сила тока нельзя считать удачным, так как понятие сила, применяемое к току, не имеет никакого отношения к понятию сила в механике. Но термин сила тока был введён давно и утвердился в науке.
Пусть цилиндрический проводник (рис. 15.2) имеет поперечное сечение площадью S.
За положительное направление тока в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q0. В объёме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием Δl между ними, содержится nSΔl частиц, где n — концентрация частиц (носителей тока). Их общий заряд в выбранном объёме q = q0nSΔl.
Если частицы движутся слева направо со средней скоростью υ, то за время все частицы, заключенные в рассматриваемом объёме, пройдут через поперечное сечение 2. Поэтому сила тока равна:
В СИ единицей силы тока является ампер (А).
Эта единица установлена на основе магнитного взаимодействия токов.
Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.
Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике.
Найдём скорость упорядоченного перемещения электронов в металлическом проводнике. Согласно формуле (15.2) где е — модуль заряда электрона.
Пусть, например, сила тока I = 1 А, а площадь поперечного сечения проводника S = 10-6 м2. Модуль заряда электрона е = 1,6 • 10-19 Кл. Число электронов в 1 м3 меди равно числу атомов в этом объёме, так как один из валентных электронов каждого атома меди является свободным. Это число есть n ≈ 8,5 • 1028 м-3 (это число можно определить, если решить задачу 6 из § 54).
Следовательно,
Как видите, скорость упорядоченного перемещения электронов очень мала. Она во много раз меньше скорости теплового движения электронов в металле.
Условия, необходимые для существования электрического тока.
Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц.
Однако этого ещё недостаточно для возникновения тока.
Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходима сила, действующая на них в определённом направлении.
Если эта сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за столкновений с ионами кристаллической решётки металлов или нейтральными молекулами электролитов и электроны будут двигаться беспорядочно.
На заряженные частицы, как мы знаем, действует электрическое поле с силой:
Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц.
Только в статическом случае, когда заряды покоятся, электрическое поле внутри проводника равно нулю.
Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника в соответствии с формулой (14.21) существует разность потенциалов. Как показал эксперимент, когда разность потенциалов не меняется во времени, в проводнике устанавливается постоянный электрический ток. Вдоль проводника потенциал уменьшается от максимального значения на одном конце проводника до минимального на другом, так как положительный заряд под действием сил поля перемещается в сторону убывания потенциала.
Источник: «Физика – 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Следующая страница «Закон Ома для участка цепи. Сопротивление»
Назад в раздел «Физика – 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»
Законы постоянного тока – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика
Электрический ток. Сила тока —
Закон Ома для участка цепи.
Сопротивление —
Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников —
Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» —
Работа и мощность постоянного тока —
Электродвижущая сила —
Закон Ома для полной цепи —
Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»
Основы электроники: основы электричества
Авторы: Дуг Лоу и
Обновлено: 26 марта 2016 г. электроники, вы должны сначала понять, что такое электричество. В конце концов, вся цель электроники состоит в том, чтобы заставить электричество делать полезные и интересные вещи.
Понятие электричества одновременно знаком и загадочен. Все мы знаем, что такое электричество, или, по крайней мере, имеем приблизительное представление, основанное на практическом опыте.
В частности, обратите внимание на эти точки:
Мы хорошо знакомы с электричеством, которое течет по проводам. Это электричество поступает от электростанций, которые сжигают уголь, ловят ветер или используют ядерные реакции.
Он идет от электростанций к нашим домам по большим кабелям, подвешенным высоко в воздухе или закопанным в землю. Как только он попадает в наши дома, он проходит по проводам сквозь стены, пока не доберется до электрических розеток. Оттуда мы подключаем шнуры питания, чтобы подавать электричество к электрическим устройствам, от которых мы зависим каждый день.
Мы знаем, что электричество не бесплатно.
Мы знаем, что электричество можно хранить в батареях. Когда батареи умирают, все их электричество исчезает.
Мы знаем, что некоторые виды батарей являются перезаряжаемыми , а это означает, что когда они полностью разряжены, в них можно вернуть больше электроэнергии, подключив их к зарядному устройству, которое передает электроэнергию от электрической розетки.
в батарею.Мы знаем, что электричество можно измерить в вольт . Бытовая электроэнергия 120 вольт (сокращенно 120 В). Батарейки для фонарика 1,5 вольта. Автомобильные аккумуляторы на 12 вольт.
Мы также знаем, что электричество можно измерить в Вт . Лампы накаливания обычно имеют мощность 60, 75 или 100 Вт. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) имеют несколько меньшую мощность. Микроволновые печи и фены имеют мощность 1000 или 1200 Вт.
Мы также можем знать, что есть третий способ измерения электричества, называемый ампер . Типичная бытовая электрическая розетка рассчитана на 15 ампер (сокращенно 15 А).
И, наконец, мы знаем, что электричество может быть очень опасным.
в батарею. Но что такое электричество? Начнем с трех основных понятий электричества: электрический заряд , электрический ток и электрическая цепь 9.
0018 .
Электрический заряд относится к фундаментальному свойству материи, которое до конца не понимают даже физики. Достаточно сказать, что две мельчайшие частицы, из которых состоят атомы, — протоны и электроны — являются носителями электрического заряда. Есть два типа заряда: положительный и отрицательный . Протоны имеют положительный заряд, электроны — отрицательный.
Электрический ток относится к потоку электрического заряда, переносимого электронами при переходе от атома к атому. Электрический ток — очень знакомая концепция: когда вы включаете выключатель, электрический ток течет от выключателя по проводу к свету, и комната мгновенно освещается.
Электрический ток течет легче в одних типах атомов, чем в других. Атомы, которые легко пропускают ток, называются проводниками , тогда как атомы, которые не пропускают ток, называются изоляторами .
Электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, состоящий из проводников и других электрических элементов, по которым может протекать электрический ток.
Например, очень простая электрическая цепь состоит из трех элементов: батареи, лампы и электрического провода, соединяющего их.Схемы могут быть гораздо более сложными, состоящими из десятков, сотен или даже тысяч или миллионов отдельных компонентов, соединенных с проводниками точно организованными способами, так что каждый компонент может внести свой вклад в общее назначение схемы. Но все схемы должны подчиняться основному принципу замкнутого контура.
Все цепи должны образовывать замкнутый контур, обеспечивающий полный путь от источника напряжения (в данном случае батареи) через различные компоненты, составляющие цепь (в данном случае лампу) и обратно к источнику (опять же , батарея).
Например, очень простая электрическая цепь состоит из трех элементов: батареи, лампы и электрического провода, соединяющего их.Эту статью можно найти в категории:
- General Electronics ,
Схемы – Электричество для чайников
Параллельные и последовательные схемы
Многие люди могут не знать, что существует более одного типа схем.
Честно говоря, мы тоже понятия не имели, пока не начали экспериментировать и строить дом. Последовательные и параллельные цепи очень похожи, но выполняют совершенно разные функции. В последовательной цепи все устройства соединены. При этом весь заряд распределяется и распределяется равномерно в последовательном порядке. С другой стороны, параллельные схемы совершенно разные. В параллельных цепях заряд идет на одно место разветвления. В этом месте электричество затем делится на несколько разных путей. Отдельные аспекты параллельных и последовательных цепей различаются, например, напряжение, ток и сопротивление. Ниже приведено изображение последовательной цепи, а затем параллельная цепь по сравнению с последовательной схемой.
Ссылка:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/dcex.html#c1
Напряжение
Напряжение — это уникальное понятие для многих людей. Напряжение также очень трудно описать людям. Чтобы быть расплывчатым, напряжение – это электрическая потенциальная энергия на единицу заряда.
Напряжение измеряется в джоулях на кулон (вольт). Напряжение также называют электрическим потенциалом. Чтобы рассчитать напряжение от точки А до точки Б, мы должны вычислить работу, которую нужно было бы совершить на единицу заряда. Ниже у нас есть представление о том, как напряжение работает по отношению к другим концепциям.
Путем лабораторных испытаний с различными последовательными и параллельными цепями, измеренными в разных местах цепи, мы смогли сделать вывод, что в последовательной цепи общее напряжение равно сумме напряжений отдельных резисторов/лампочек. Однако в параллельной цепи общее напряжение равно отдельным напряжениям каждого резистора/лампочки.
Ссылка:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/elevol.html
Текущий
Ток — это поток заряда. Чтобы иметь ток, тогда что-то означало бы наличие потока заряда от одного предмета или цепи к другому. Однако ток является физической величиной, и его можно выразить, а также измерить.
Ток — это скорость, с которой заряд проходит через точку цепи. Мы можем измерить ток, если можно измерить количество заряда, прошедшего через провод за определенное время. Таким образом, мы понимаем, насколько актуальна величина скорости.
В ходе лабораторных испытаний мы также пришли к выводу, что в последовательной цепи общий ток такой же, как и индивидуальный ток каждого резистора/лампочки. Тогда как в параллельной цепи общий ток представляет собой сумму отдельных токов.
Цитата:
Powe
http://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-2/Electric-Current
Мощность
Мощность — это количество работы, вызывающее перемещение. Власть – это отношение между работой и временем. Мощность – это скорость, с которой совершается работа. Мощность можно выразить формулой работы, деленной на время. Мощность также является величиной, связанной со скоростью, с которой выполняется определенный объем работы. Мощность измеряется в ваттах.
Ватт равен джоулю в секунду.
Ссылка:
http://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Power
Сопротивление
Сопротивление — это «препятствие потоку заряда». Говоря об электричестве, электрон перемещается от конечной точки к конечной точке. К сожалению, это не гладкий путь, так как электроны сталкиваются со многими резисторами. Резисторы препятствуют скорости движения заряда. Сопротивление потоку заряда в электрической цепи — это то же самое, что сопротивление, замедляющее движение воды по трубе. Одним из факторов, влияющих на величину сопротивления, является длина проводов. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Также на величину сопротивления влияет площадь поперечного сечения наших проводов. Чем шире провод, тем с большей скоростью будет течь электрический ток. Наконец, на общее сопротивление влияет материал, из которого изготовлен провод. Некоторые провода являются лучшими проводниками электричества, в то время как некоторые провода неисправны и слабы.