Меню

Тема постоянный электрический ток сила тока 10 класс

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Электрический ток это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов и ионов). За направление тока условно принято направление движения положительных зарядов, т.е. от « + » к « — ».

Условия, необходимые для существования электрического тока:

  • Наличие свободных заряженных частиц;
  • Наличие электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой в определённом направлении;
  • Наличие замкнутой электрической цепи.

Действия тока:

  1. Тепловое: проводник по которому течет ток нагревается.
  2. Химическое: электрический ток может изменять химический состав проводника (электролита).
  3. Магнитное: ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Постоянный ток

Электродвижущая сила.

Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.

Сторонние силы — любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключение сил, электростатического происхождения (т.е. кулоновских).

ЭДС – электродвижущая сила – физическая величина, определяемая работой , совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда от «+» полюса к «-» полюсу внутри источника тока. Является энергетической характеристикой источника тока.

Основные характеристики электрического тока

Виды соединений источников тока

Шунтирование амперметра.

Важным примером применения последовательного и параллельного соединения проводов являются различные схемы включения электроизмерительных приборов. Допустим, что имеется некоторый амперметр, рассчитанный на максимальный ток Imax, а требуется измерить большую силу тока. В этом случае параллельно к амперметру присоединяют малое сопротивление r, по которому направится большая часть тока. Его называют обычно шунтом. Сопротивление амперметра – R, и пусть R/r=n. Сила тока в цепи, амперметре и в шунте равны соответственно I, Iа и Iш

Параллельное присоединение шунта к измерительному прибору с целью изменения его чувствительности называют шунтированием. Схема шунтирования амперметра добавочным малым сопротивлением r.

Постоянный ток. Работа и мощность. Закон Джоуля – Ленца.

Работа электрического поля по перемещению заряда ∆ q из одной точки в другую равна произведению напряжения U между этими точками на величину заряда Dq: A=DqU

Учитывая, что Dq = IDt получаем: A= IUDt = I 2 RDt = Dt

При прохождении тока через проводник происходит его нагревание, значит электрическая энергия переходит в тепловую.

Закон Джоуля – Ленца гласит: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивлению проводника и времени.

Q = I 2 R t – закон Джоуля – Ленца.

Закон открыт экспериментально независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Х.Ленцем. Q = А – по закону сохранения энергии.

Мощность электрического тока равна работе, которая совершается током за единицу времени.

Дополнительные материалы по теме

пост эл ток

закон ома

соединение проводников

закон ома для полной цепи

Конспект урока «Постоянный ток. Формулы и схемы».

Источник

Электрический ток. Сила тока

Урок 69. Физика 10 класс

Доступ к видеоуроку ограничен

Конспект урока «Электрический ток. Сила тока»

С понятием электрического тока вы познакомились еще в восьмом классе. Напомним, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц.

Как мы знаем, все тела состоят из частиц, и эти частицы совершают беспорядочные движения. В частности, свободные электроны в металле участвуют в тепловом движении. В этом случае, через поперечное сечение проводника в среднем проходит одинаковое число электронов в обе стороны. Для того, чтобы все частицы начали двигаться направлено, в проводнике должно существовать электрическое поле. В этом случае, под действием электрического поля, свободные заряды начнут смещаться в определенном направлении. Как вы уже знаете, за направление электрического тока принято направление движения положительно заряженных частиц. Надо сказать, что это не очень удачный выбор, поскольку, чаще всего, ток представляет собой движение электронов, которые являются отрицательно заряженными частицами. Хотя, ток также может быть вызван движением положительных ионов.

В ближайшее время мы будем рассматривать простейший случай электрического тока, который называется постоянным током. Постоянный ток — это электрический ток, при котором заряженные частицы не изменяют ни направление, ни скорость своего движения.

Конечно, мы не имеем возможности увидеть движение частиц в проводнике. Об электрическом токе мы привыкли судить по его действиям. Напомним, что существует тепловое, химическое и магнитное действие электрического тока.

Читайте также:  Клещи с измерением пост тока

Как вы знаете, электрический ток сопровождается нагреванием проводников, то есть, тепловым действием. Это действие широко используется при создании электронагревательных приборов, таких, как, например, утюг, обогреватель или чайник. Также при протекании электрического тока по определенным проводникам, может измениться их состав (то есть ток оказывает химическое действие). Это действие успешно используется для очистки металлов от примеси, например, или для разложения солей и щелочей на составные части.

Кроме этого существует магнитное действие: вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле. Примеров использования этого действия можно привести очень много: к примеру, на магнитном действии тока основан электромагнит, генератор и многие электроизмерительные приборы. Также, магнитное действие тока легло в основу единицы измерения силы тока, о которой мы и поговорим. Напомним, что сила тока определяется как отношение заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за определенный промежуток времени к этому промежутку времени:

Единицей измерения силы тока является ампер:

Как вы уже знаете, если по проводникам, находящимся вблизи пустить ток в одном направлении, то они начнут притягиваться, а если по ним пустить ток в разных направлениях, то они начнут отталкиваться. Это явление возникает как раз в результате магнитного действия тока. Так вот, если по очень длинным и тонким проводникам, находящимся на расстоянии 1 м друг от друга, проходит одинаковый ток, при котором сила их притяжения или отталкивания составляет 0,2 мкН, то сила тока в этих проводниках равна 1 А.

Конечно, нужно понимать, что, несмотря на подобное определение силы тока, слово «сила», применяемое к току, не имеет ничего общего с понятием силы в механике. Сила тока, скорее характеризует скорость прохождения электрического заряда через поперечное сечение проводника.

Давайте попытаемся установить связь между силой тока и скоростью движения электронов в металлическом проводнике цилиндрической формы.

Рассмотрим небольшой участок проводника длиной.

Применим формулу, по которой вычисляется сила тока:

Очевидно, что суммарный заряд, прошедший через поперечное сечение толщиной l, будет равен произведению количества частиц, находящихся в данном участке проводника, и величины заряда одной частицы:

Поскольку в нашем случае, частицы — это электроны, за заряд частицы следует принять модуль заряда электрона. Число частиц мы можем представить, как произведение концентрации и объема:

Не трудно догадаться, что объем, в данном случае, — это

Подставим полученное выражение в уравнение для силы тока:

Заметим теперь, что отношение длины к промежутку времени— это и есть скорость движения электронов:

Выразим скорость из полученного выражения:

Теперь мы можем заключить, что скорость движения частиц в проводнике прямо пропорциональна силе тока. Конечно, концентрация заряженных частиц в данном объеме проводника зависит от того, из какого вещества состоит проводник. Мы можем подсчитать скорость электронов в медном проводнике с поперечным сечением 1 мм 2 при силе тока в 1 А. Наши расчеты будут основываться на предположении, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон.

Если мы подсчитаем скорость движения электронов в других металлах, то она не будет сильно отличаться. Это говорит нам о том, что скорость движения электронов очень невелика. Возникает вопрос, как же тогда получается так, что когда мы включаем свет в комнате, лампочка загорается мгновенно? Дело в том, что скорость распространения электрического тока зависит не от скорости движения самих зарядов, а от скорости распространения электрического поля.

Как мы уже убедились ранее, эта скорость равна скорости света. Поэтому, смело можно считать, что при нажатии на выключатель, все электроны в цепи приходят в движение мгновенно, немедленно создавая электрический ток в лампочке.

Итак, теперь мы можем оговорить условия, необходимые для существования электрического тока: наличие свободных зарядов, наличие электрического поля и замкнутость цепи.

Как мы уже сказали, в первую очередь, необходимо наличие свободных зарядов, иначе никакого упорядоченного движения частиц не возникнет, ввиду отсутствия этих самых частиц. Второе условие — это наличие электрического поля. Чтобы заряды двигались в определенном направлении, на них должна действовать определенная сила. Эта сила, как мы знаем, прямо пропорциональна напряженности электрического поля. То есть для существования тока, необходимо наличие электрического поля, со стороны которого будет действовать сила, приводящая заряды в упорядоченное движение. Ну и, конечно, как мы только что убедились, для существования электрического тока, нужна замкнутая цепь. В противном случае, заряды просто накопятся на концах проводника и сами начнут создавать электрическое поле. То есть возникнет явление электростатической индукции и суммарная напряженность поля внутри проводника станет равной нулю, а, значит, перестанет существовать электрический ток. Поэтому, необходимо, чтобы цепь была замкнута, и заряды продолжали перемещаться. Заметим, однако, что при перемещении зарядов по замкнутому контуру, работа электрического поля равна нулю. Поэтому в цепь необходимо включить источник тока. Между полюсами источника существует определенная разность потенциалов, поэтому, в проводнике возникает электрический ток. Для измерения силы тока, как вы знаете, используется амперметр, который включается в цепь последовательно.

Читайте также:  Переброс тока по коллектору

Следует отметить, что, все-таки, необходимость замкнутости электрической цепи для существования электрического тока, вызывает сомнения. Еще в 1897 году, величайший ученый и изобретатель Никола Тесла теоретически обосновал передачу электрического тока с помощью волновода и проводил соответствующие эксперименты. То есть, от одного заряженного тела энергия передавалась другому телу по одиночному проводу. Причем, этот провод, не являлся проводящим. Он, скорее, являлся направляющим проводом, который определял направление передачи электромагнитной энергии. На сегодняшний день российскими учеными разработана установка, позволяющая осуществить идею Николы Тесла, но, пока что, этот метод не торопятся внедрять в жизнь. Тем не менее, этот метод принципиально отличается от того, метода, который используется в настоящее время. Поэтому, при изучении законов постоянного тока мы, все же будем считать замкнутость электрической цепи необходимым условием для существования электрического тока.

Источник



§ 100. Электрический ток. Сила тока

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

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. 15.1, б). В этом случае говорят, что по проводнику идёт электрический ток.

Электрический ток имеет определённое направление.

Направление тока совпадает с направлением вектора напряжённости электрического поля. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения 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 магнитным.

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.

Если через поперечное сечение проводника за время Δt переносится заряд Δq, то среднее значение силы тока равно:

Среднее значение силы тока

Сила переменного тока в данный момент времени определяется также по формуле (15.1), но промежуток времени Δt в таком случае должен быть очень мал.

Источник

Конспект урока в 10 классе по теме «Электрический ток и условия его существования. Сила тока»»

Конспект урока в 10 классе по теме

Конспект урока «Электрический ток и условия его существования. Сила тока»

Здравствуйте, ребята. Посмотрите внимательно на слайд и ответьте пожалуйста на вопрос, что объединяет все изображенные здесь приборы и устройства?

— Они все работают благодаря эл. току, все это эл. приборы. Благодаря эл. току освещаются квартиры, приводятся в движение станки, нагреваются конфорки на электроплитах, работает радиоприемник и т.д.

Поэтому как вы уже догадались речь сегодня на уроке пойдет о…

Интересный факт: По оценке метеорологов, за секунду в землю ударяют 100 молний, которые высвобождают электрические заряды, накопленные в 200 грозах, это каждое мгновение бичует Землю. Любой удар молнии распространяется со скоростью 80000 миль в секунду = 1,3*10 8 м/с, составляющей около половины скорости света, и порождает температуру, достигающую около 50000°С. Любое свечение в природе вызывает удивление и страх.

Чтобы разбираться в природе подобных явлений, объяснять их, мы должны изучить тему «Электрический ток».

Читайте также:  Как определить скорость изменения силы тока в обмотке

Записываем в карту урока число, фамилия, имя, класс.

Тема урока: «Электрический ток и условия его существования.
Сила тока».

1. Образовательная : обобщить и углубить знания учащихся об электрическом токе; выяснить, при каких условиях возникает электрический ток в цепи. Узнать обозначения силы тока, формулу для ее вычисления, единицы измерения. Закрепить основные навыки работы с электронными таблицами.

2. Развивающая: Формировать умение решать задачи. Расширить кругозор учащихся.

3.Воспитательная: Усилить интерес к предметам физика и информатика, расширить кругозор, формировать мировоззрение. Научиться работать в паре.

Тип урока: урок изучения нового материала, форма урока: интегрированный: физика + информатика (решение задач в программе MS Excel ).

Вопросы урока (на доске):

· Условия существования тока.

· Прибор для измерения силы тока.

Актуализация знаний.

Основываясь на знаниях обучающихся, полученных в 8 классе, давайте вспомним знакомые понятия, выполнив мини-тест. А теперь проверьте себя…Давайте посмотрим, где вы допустили ошибку.

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, что необходимо?

(Необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле).

Чем может поддерживаться электрическое поле?

(Электрическое поле может поддерживаться источниками электрического тока).

Какие источники тока вы знаете? ( приборы, превращающие в электрическую энергию другие виды энергии ) – батарея, генератор, розетки.

Изучение нового материала .

Ранее мы рассматривали эл. явления, в которых эл.заряды находидись в покое (электростатика). Но наибольший интерес представляют явления, связанные с упорядоченным движением эл. зарядов. Мы переходим к подразделу физики «Законы постоянного тока»

.О Б электрическом токе слышали все. Когда мы произносим слово «ток», то подразумеваем, что что-то течет, движется по проводам. Дадим же научное определение электрическому току.

Откройте учебник на стр. Давайте найдем определение эл. тока.

Эл. ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц (запишите в карту урока)

Эл. ток имеет определенное направление. Найдите пож. В учебнике, что принимают за направление тока? И запишите в карту

Направление тока —

Увидеть движущиеся электроны в проводнике невозможно. Как можно обнаружить эл.ток? (по его действиям)

Действия эл. тока (демонстрации)

· Химическое ( электролиз, раствор медного купороса)

· Магнитное ( рамка с током на магнитную стрелку)

· Физиологическое (происходит сокращение мышц организма)

Если в цепи устанавливается электрический ток, это означает, что через поперечное сечение проводника всё время переносится электрический заряд.

Сила тока I – физическая величина, показывающая, какой заряд переносится через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Количественная характеристика тока

Сила тока

это физическая величина, равная отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника к промежутку времени.

Условия, необходимые для существования тока (после беседы): наличие свободных заряженных частиц, наличие электрического поля для упорядоченного движения этих частиц, замкнутая электрическая цепь.

Единица измерения силы токаампер (А). Единица названа в честь французского учёного А.М. Ампера.

Пользуясь таблицей кратных единиц определите:

1мкА=0,000001А=10 -6 А

Картинки по запросу определение цены деления амперметра

Решение задач

Через спираль электроплитки за 12 мин прошло 3000 Кл электричества. Какова сила тока в спирали?

Сила тока в про­вод­ни­ке по­сто­ян­на и равна 0,5 А. Ка­кой заряд пройдёт по про­вод­ни­ку за 20 минут? (Ответ дайте в ку­ло­нах.)

Сколько времени продолжается перенос 7,7 Кл при силе тока 0,5 А?

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=2821Ответ: ________

На гра­фи­ке пред­став­ле­на за­ви­си­мость от вре­ме­ни за­ря­да, про­шед­ше­го по про­вод­ни­ку. Ка­ко­ва сила тока в про­вод­ни­ке? (Ответ дайте в ам­пе­рах.)

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=3050 Задача 4

По про­вод­ни­ку течёт по­сто­ян­ный элек­три­че­ский ток. Ве­ли­чи­на за­ря­да, про­шед­ше­го через про­вод­ник, воз­рас­та­ет с те­че­ни­ем вре­ме­ни со­глас­но гра­фи­ку. Ка­ко­ва сила тока в про­вод­ни­ке? (Ответ дайте в ам­пе­рах.)

Копилка Занимательных Фактов

Физика И Классическая Литература

— Зачем надевают кольцо золотое

НА палец, когда обручаются двое? —

Меня любопытная дева спросила.

Н Е став пред вопросом в тупик, Ответил я так собеседнице милой:

— Владеет любовь электрической силой,

А Золото — проводник!

Р . Берне «Золотое кольцо»

Может Ли Металл Быть Изолятором?

Может! Немецкие физики изучили электрические свойства индия. Для исследования они брали все меньшие и меньшие частички металла. Оказалось, что когда размер частицы стал равен

1 Микрометра, металл стал изолятором. В таком малом количе-

Стве металла электронам «негде развернуться», они утрачивают подвижность. Это открытие указывает на предел создания микросхем.

Может Ли Пластмасса Проводить Ток?

Может! Если в процессе изготовления пластмассы в нее добавить йод. Существуют пластмассы, которые проводят ток не хуже меди.

Может Ли Стекло Проводить Ток?

Может, если нагреть его в пламени! В нагретом состоянии стеклянный «провод» способен питать электрическую лампочку.

Вернемся к нашим вопросам, поставленных в начале урока:

Источник