+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

2. Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы. Аккумуляторы

Электрический ток — направленное, упорядоченное движение электрических зарядов.

Электрические заряды могут быть разными. Это могут быть электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные).
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием поля электрические заряды начнут перемещаться, возникнет электрический ток.


 

Обрати внимание!

Условия существования электрического тока:

• наличие свободных электрических зарядов;
• наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов;
• замкнутая электрическая цепь.
Электрическое поле создают источники электрического тока.

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.


 

Существуют различные виды источников тока:

  

• Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Сюда относятся: электрофорная машина, динамо-машина, генераторы.


 

Диски электрофорной машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щёток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака.

 

• Тепловой источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

 

 

 

К нему относится термоэлемент. Две проволоки из разных металлов спаяны с одного края. Затем место спая нагревают, тогда между другими концами этих проволок появляется напряжение.

 

• Световой источник тока — энергия света преобразуется в электрическую энергию. Сюда относится фотоэлемент.


 

При освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую.

Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

 

• Химический источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую в результате протекающих химических реакций.
Примером такого источника является гальванический элемент. 

 

 

Угольный стержень У (с металлической крышкой М) помещают в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углём С, а затем  в цинковый сосуд Ц. Оставшееся пространство заполняют желеобразным раствором соли Р. При протекании химической реакции цинк заряжается отрицательно (отрицательный электрод), а угольный стержень — положительно (положительный электрод). Между заряженным угольным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

 

 

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания. Они являются одноразовыми. В быту часто используют батарейки, которые можно подзаряжать многократно. Их называют аккумуляторами.

 

 

 

Простейший аккумулятор состоит из сосуда, наполненного слабым раствором серной кислоты в воде, в который опущены две свинцовые пластины (электроды). Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Если обе пластины соединить с полюсами какого-либо источника электрической энергии, то электрический ток, проходя через раствор, зарядит один электрод положительно, а другой — отрицательно. Такие аккумуляторы называют кислотными или свинцовыми. Кроме них ещё существуют щелочные или железоникелевые аккумуляторы. В них используется раствор щёлочи и пластины: одна — из спрессованного железного порошка, а вторая — из пероксида никеля.   

Аккумуляторы используют в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах, железнодорожных вагонах и даже на искусственных спутниках Земли.
Наряду с источниками тока существуют различные потребители электроэнергии: лампы, пылесосы, компьютеры и многие другие.

 

Элементы электрической цепи:

  • источник напряжения;
  • потребители: резисторы, лампы, реостат. ..
  • измерительные приборы: вольтметр, амперметр, ваттметр, омметр;
  • соединительные провода;
  • ключи для размыкания и переключения цепи.

Для поддержания электрического тока в цепи необходимы источники электрической энергии: источники электрического тока, источники электрического напряжения.

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением.

Источник электрического тока — двухполюсник, создающий ток постоянного значения, не зависящего от значения сопротивления на подключенной нагрузке. Внутреннее сопротивление такого источника приближается к бесконечности.

 

Необходимое условие существования тока  — замкнутая цепь! Это означает, что все элементы цепи должны быть проводниками электричества и в цепи не должно быть разрывов. В случае размыкания цепи ток прекращает течь. Именно размыкание цепи и лежит в основе работы всех реле, кнопок и выключателей.

  

Порядок сборки электрической цепи указывается на специальном чертеже, который принято называть схемой.

  

 

Приборы на схемах обозначают условными знаками. Вот некоторые из них:


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники:

 

 

http://www.fizika.ru/kniga/index.php?mode=paragraf&theme=09&id=9010
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba06a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_8.swf

Постоянный электрический ток

 на главную   

 

Официальный сайт АНО ДО Центра «Логос», г.Глазов

http://logos-glz.ucoz.net/

 

ГОТОВИМСЯ К УРОКУ

Кинематика

Динамика

МКТ

Термодинамика 

Электростатика

Электрический ток

Электрический ток в средах

Магнитное поле Электромагнитная индукция

Оптика

Методы познания

постоянный электрический ток                                                      немного о физике:   

 

Что называют электрическим током?

 

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.

За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.

 

Условия существования постоянного электрического тока.

 

Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.

Источник тока — устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают  при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах — при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.

Электродвижущей силой источника тока называют отношение работы сторонних сил к величине положительного заряда, переносимого от отрицательного полюса источника тока к положительному.

 

Основные понятия.

 

Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел.

где I — сила тока, q — величина заряда (количество электричества), t — время прохождения заряда.

Плотность тока — векторная физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.

где j плотность токаS площадь сечения проводника.

Направление вектора плотности тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

Напряжение скалярная физическая величина, равная отношению полной работе кулоновских и сторонних сил при перемещении положительного заряда на участке к значению этого заряда.

где A — полная работа сторонних и кулоновских сил,  q — электрический заряд.

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая  электрические свойства участка цепи.

где ρ — удельное сопротивление проводника, l — длина участка проводника,  S — площадь поперечного сечения проводника.

 

Проводимостью

называется величина, обратная сопротивлению

где  G — проводимость.

 

 

Законы Ома.

 

Закон Ома для однородного участка цепи.

Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении участка  и обратно пропорциональна сопротивлению участка при постоянном напряжении.

где U — напряжение на участке,  R — сопротивление участка.

 

 

Закон Ома для произвольного участка цепи, содержащего источник постоянного тока.

где   φ1— φ2 + ε = U напряжение на заданном участке цепи, R — электрическое сопротивление  заданного участка цепи.

 

 

Закон Ома для полной цепи.

Сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи.

где R — электрическое сопротивление внешнего участка цепи,  r — электрическое сопротивление внутреннего участка цепи.

 

Короткое замыкание.

Из закона Ома для полной цепи следует, что сила тока в цепи  с заданным источником тока зависит только от сопротивления внешней цепи R.

Если к полюсам источника тока подсоединить проводник с сопротивлением  R<< r, то тогда только  ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять  значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания. 

 

Последовательное и параллельное

соединение проводников.

 

Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся  последовательно или параллельно.

 

При последовательном соединении конец предыдущего проводника соединяется с началом следующего.

 

 

Во всех  последовательно соединенных проводниках сила тока одинакова:

I1= I2=I

 

Сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений всех отдельно взятых проводников:

R = R1+ R2

 

 

 

Падение напряжения на всем участке равно сумме паданий напряжений на всех отдельно взятых проводниках:

U= U1 +U2

 

Напряжения на последовательно соединенных проводниках пропорциональны их сопротивлениям.

При параллельном соединении проводники подсоединяются к одним и тем же точкам цепи.

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов, текущих в каждом проводнике:

I = I1+ I2

 

Величина, обратная сопротивлению разветвленного участка,  равна сумме обратных величин обратных сопротивлениям каждого отдельно взятого проводника:

 

    

Падение напряжения во всех проводниках одинаково:

U= U1 = U2

 

 

Силы тока в проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям

 

 

Смешанное соединение — комбинация  параллельного и последовательного  соединений.

 

 

Правила Кирхгофа.

Для расчета разветвленных цепей, содержащих неоднородные участки, используют правила Кирхгофа. Расчет сложных цепей состоит в отыскании токов в различных участках цепей.

Узел — точка разветвленной цепи, в которой сходится более двух проводников.

1 правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю;

где n — число проводников, сходящихся в узле, Ii— сила тока в проводнике.

токи, входящие в узел считают положительными, токи, отходящие из узла — отрицательными.

2 правило Кирхгофа: в любом произвольно выбранном замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма произведений сил токов и сопротивлений каждого из участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС в контуре.

 

Чтобы учесть знаки сил токов и ЭДС выбирается определенное направление обхода контура(по часовой стрелке или против нее). Положительными считают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, отрицательными считают  токи противоположного направления. ЭДС источников  электрической энергии считают положительными если они создают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, в противном случае — отрицательными.

 

Порядок расчета сложной цепи постоянного тока.

  1. Произвольно выбирают направление токов во всех участках цепи.

  2. Первое правило Кирхгофа  записывают  для  (m-1)  узла, где m — число узлов в цепи.

  3. Выбирают произвольные замкнутые контуры, и после выбора направления обхода записывают второе правило Кирхгофа.

  4. Система из составленных уравнений должна быть разрешимой: число уравнений должно соответствовать количеству неизвестных.

Шунты и добавочные сопротивления.

Шунт — сопротивление, подключаемое параллельно к амперметру (гальванометру), для расширения его шкалы при измерении силы тока.

Если  амперметр рассчитан на силу тока I0, а с помощью него необходимо измерить силу тока, превышающую в n раз допустимое значение, то сопротивление, подключаемого шунта должно удовлетворять следующему условию:

 

 

Добавочное сопротивление — сопротивление, подключаемое последовательно с вольтметром (гальванометром),  для расширения его шкалы при измерении напряжения.

Если  вольтметр рассчитан на напряжение U0, а с помощью него необходимо измерить напряжение, превышающее в n раз допустимое значение, то добавочное сопротивление должно удовлетворять следующему условию:

 

 

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.

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 мм2 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.

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.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Электрический ток. Источники электрического тока по ФГОС.

Класс:

УМК: Пёрышкин А. В.                                                            

Тип урока:изучение нового материала.

Цель урока: формирование представления об электрическом токе и условиях его существования в цепи, и об источниках тока.

Планируемые результаты урока:

Предметные:

  • Использование знаково-символических средств, в том числе моделей и схем для решения задач;
  • формирование представлений об источниках тока;
  •  организация усвоения основных понятий по данной теме;
  • формирование научного мировоззрения учащихся.

Метапредметные:

  • Развитие умения генерировать идеи;
  •  выявлять причинно-следственные связи;
  •  работать в группе;
  • пользоваться альтернативными источниками информации;
  •  формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника.

Личностные:

  • Формирование ценностных ориентиров и смыслов учебной деятельности на основе развития познавательных интересов, учебных мотивов;
  • формирование умений управлять своей учебной деятельностью;
  • формирование интереса к физике при анализе физических явлений;
  • формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, памяти и творческого мышления.

Методы обучения: проблемный, репродуктивный, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся: коллективная, индивидуальная, групповая.

Средства обучения: ПК, проектор, экран; металлическая трубка, эбонитовая палочка, электрофорная машина, термоэлемент, спиртовка, гальванометр, фотоэлемент, лампа, гальванический элемент, батарея гальванических элементов, аккумулятор. На столах учеников лимон, картофель ,медные провода, гвозди. Карточки с заданиями.

Виды педагогических технологий, применяемые на данном уроке:

  • информационная технология;
  • личностно ориентированное обучение (беседа – ответы на вопросы; развитие, понимание и объяснение опытов, творчество и исследовательский поиск при решении проблемного вопроса).

Технологическая карта урока

Этап урока,
время

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Формируемые УУД

Формы работы (индивидуальная, групповая, фронтальная)

Средства обучения

1.Организационный момент.

1 минута.

Приветствует учеников.

Отвечают на приветствие учителя.

Коммуникативные

фронтальная

 

2.Постановка целей и задач урока

2 минуты.

Подготовка к осознанию целей и задач, создает мотивацию

Ставят цели урока.

Регулятивные

фронтальная

 

3.Актуализация опорных знаний учащихся.

3 минуты.

Беседа, фронтальный опрос

Отвечают на заданные вопросы.

Предметные,

регулятивные

фронтальная

 

4.Первичное усвоение новых знаний.

15 минут

1.Демонстрация опыта №1.

Электроскопы соединены проводником

Следят за экспериментом, делают вывод.

Предметные, регулятивные, коммуникативные

индивидуальная, групповая, фронтальная

Презентация

2. Формулировка понятия эл.тока.

(слайд №2)

Пытаются самостоятельно сформулировать определение и записать его в тетрадь.

3.Выяснения условий длительного существования эл.тока.

 

Рисуют схему,

4.Демонстрация опытов с источниками эл.тока .

№2.Электрофорная машина(слайд №9)

генератор(слайд №10)

Следят за экспериментами, делают выводы и записывают их в тетрадь.

№3.Термоэлемент

(слайд №12)

записывают в тетрадь.

№4.Фотоэффект

(слайд №14)

записывают в тетрадь.

Эксперимент 1

Выполняют эксперимент. Делают выводы.

Рассказ про гальванический элемент.

ЭОР

4. Первичная проверка понимания.

5 минут

Рассказ про аккумуляторы ЭОР

 

Работают с учебником.

Отвечают на вопросы.

Предметные, регулятивные

индивидуальная, фронтальная

ЭОР

Динамическая пауза. Снеговик.

2 минуты

 

Выполняют упражнения

Личностные

индивидуальная,

Презентация

5.Первичное закрепление. Тест.

5 минут

Раздает карточки с задание.

Выполняют тест.

Предметные, регулятивные

Индивидуальная

Карточки с заданием

6.Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

3 минуты

Корректирует ошибки.

Взаимопроверка. Выставление оценок.

Предметные, регулятивные

Индивидуальная

 

7.Рефлексия.

2 минуты

Подводить к итогам занятия, предлагает осуществить самооценку достижений.

Участвуют в беседе по обсуждению достижений.

Личностные, коммуникативные, регулятивные

фронтальная

 

8. Информация о домашнем задании.

2 минуты

Информирует о домашнем задании.

Раздает инструкцию по выполнению

Записывают домашнее задание.

Регулятивные

фронтальная

 

 Ход урока

I. Организационный момент.

II. Постановка целей и задач урока (мотивация и формулировка цели урока).

Учитель: Сегодня мы начинаем изучение важнейшей для современного человека темы: «Электрический ток. Источники электрического тока». Слово «электричество», «электрический ток» прочно вошли в нашу жизнь. Мы настолько привыкли к тому, что нас окружают электроприборы и электрические явления, что порой не замечаем, какую огромную роль они играют в нашей жизни.

Представьте себе на минуту, что отключили электричество в наших домах. Что было бы? Каковы последствия этого события?

Ученики: Если отключат электричество, то погаснет свет, не сможем посмотреть телевизор, не будут работать компьютеры, холодильники, все электроприборы, останемся без воды и тепла, так как насосы, качающие воду, работают на электричестве, не смогли бы подзарядить сотовые телефоны.

Учитель: Делаем вывод: электричество играет огромную роль в нашей жизни, поэтому важно знать, что это такое. Какая цель сегодняшнего урока?

Ученики: выяснить, что такое электрический ток и какие условия необходимы для его существования, и источники тока.

III. Актуализация опорных знаний учащихся.

Фронтальный опрос.

Учитель: Но прежде всего давайте вспомним ранее изученный материал и ответим на следующие вопросы.

  1. Что такое электризация тел? (Электризация – разделение электрических зарядов в результате тесного контакта двух или более тел.)
  2. Как можно наэлектризовать тело?
  3. Назовите два рода зарядов. Как взаимодействуют тела, имеющие электрические заряды?
  4. Что такое проводники и непроводники электричества?
  5. Какие металлы проводят электричество?
  6. Под действием чего движутся свободные электроны в металлах?
  7. Какие заряженные частицы вы знаете?

IV. Первичное усвоение новых знаний.

1. Электрический ток.
Демонстрация №1

Два электрометра, соединенных металлическим проводником. Если поднести к одному электрометру заряженную стеклянную палочку, то стрелка второго электрометра отклонится. Что происходит при этом?

Учащиеся отвечают (вокруг заряженной палочки возникает электрическое поле, под действием которого свободные электроны перемещаются сначала к одному электрометру, а затем через проводник к другому.)

В нашем опыте электроны двигаются в одну сторону, т.е. направлено (упорядочено). В этом случае можно сказать, что по металлическому проводнику протекает электрический ток.

Кроме металлических проводников мы будем изучать и другие проводники, например, проводящие ток жидкости. В них кроме электронов есть и другие заряженные частицы – ионы. Они тоже могут перемещаться.

Сформулируем вместе, что же такое электрический ток?

  • электроны и ионы – это…? (Ученики: заряженные частицы).
  • что с ними происходит? (Ученики: они движутся).
  • как они движутся? (Ученики: упорядочено, т.е. направлено).
  • под действием чего движутся заряженные частицы? (Ученики: под действием электрического поля).

СЛАЙД 2 (запишите)

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц, под действием электрического поля.

2. Условие существования тока в цепи.

В нашем опыте в металлическом проводнике электрический ток возникает, но он быстро прекращается. Почему же он является кратковременным? По мере перемещения зарядов с палочки на электрометр и далее по трубке, электрическое поле вокруг палочки уменьшается, а вокруг левого электрометра растет. При равенстве зарядов их электрические поля компенсируют друг друга и движение электронов прекращается.

Значит, для того, чтобы ток в цепи существовал долго что необходимо:

  1. Наличие свободных электронов
  2. Наличие внешнего электрического поля для проводника

Источник тока.

Изобразим все в виде схемы. (Учитель рисует на доске, ученики в тетрадях схему)


3. Источники тока

Источники тока – это устройства, создающие и поддерживающие длительное время электрическое поле. Существуют различные источники тока, но в любом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные заряженные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс заряжен положительно, второй – отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то в нем под действием электрического поля возникает электрический ток, т.е. свободные заряженные частицы придут в нем в движение.

4. Виды источников тока

Произвожу демонстрацию опытов по рис. 44-46 учебника. В ходе выполнения опытов задаю вопрос. Какой вид энергии превращается в электрическую в данном опыте? После обсуждения каждого опыта заполняем соответствующую строку таблицы 1.

Демонстрирую опыт №2

Действие электрофорной машины.

Вывод: Разделение зарядов происходит за счет механической энергии. При вращении дисков происходит трение щеток о диск, что приводит к разделению зарядов. В результате один электрод машины заряжается положительно, а другой отрицательно. Если приблизить электроды машины, то возникает кратковременный ток в виде электрического разряда в воздухе.

Для того, чтобы ток протекал постоянно, необходимо непрерывно вращать ручку электрофорной машины. Конечно, таким образом создавать электрический ток длительное время невозможно. На электростанциях электрический ток вырабатывают с помощью генераторов. Этот ток используется в промышленности, на транспорте, в осветительной сети.

Демонстрирую опыт №3.

Действие термоэлемента.

Вывод: Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, затем нагреть место спая, то по цепи потечет электрический ток. Разделение зарядов происходит за счет изменения внутренней энергии веществ.

Демонстрирую опыт №4.

Действие фотоэлементаи источника света.

Вывод: Если такие вещества, как кремний, селен, оксид меди осветить, то в цепи возникает электрический ток. Это явление называется фотоэффектом. Световая энергия превращается в электрическую.

Чтобы перейти к следующему источнику тока расскажу немного об истории их создания.

Эксперимент 1

У вас на столах имеются лимон и картофель. Сейчас попробуйте получить из них источники тока используя ваши вольтметры. Понаблюдайте за отклонением стрелочки.

Какой вывод, какая энергия превратилась в электрическую.

Источники тока у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов называют гальваническими. В них химическая энергия преобразуется в электрическую.

Обратимся к истории.(16слайд)

В 1799 году итальянский физик Алессандро Вольта, опираясь на результаты исследований Луиджи Гальвани, изготовил электрическую батарею, названную вольтовым столбом. Батарея Вольта была составлена из чередующихся медных и цинковых кружков, которые были сложены столбиком и переложены кусочками сукна, смоченного в растворе серной кислоты

Рассказ про г.э. ЭОР

V. Первичная проверка понимания

(17 слайд)

Откройте учебники на с. 97. На рис 47 рассмотрите устройство сухого гальванического элемента и в тексте найдите ответы на вопросы.

Вопросы:

  1. Что такое батарея гальванических элементов? (Несколько гальванических элементов, соединенных вместе, образуют батарею гальванических элементов).
  2. Срок действия гальванических элементов? (Все гальванические элементы и батареи гальванических элементов имеют определенный срок действия. После этого мы их просто выбрасываем).
  3. Существуют ли химические источники тока многоразового действия? (Да. Это аккумуляторы, от латинского слова аккумуляторе — накоплять).
  4. Что представляет простейший аккумулятор? (Простейший аккумулятор – это две свинцовые пластины, помещенные в раствор серной кислоты. Чтобы аккумулятор был источником тока, надо зарядить от какого – то другого источника постоянного тока. При прохождении тока между пластинами и кислотой происходит химическая реакция. При этом один электрод становится положительно заряженным, а второй — отрицательно заряженным).
  5. Какие виды аккумуляторов бывают? (Аккумуляторы бывают двух видов:
  6. Кислотные (свинцовые) — свинцовая пластина в растворе серной кислоты:
  7. Щелочные (железно — никелевые) – одна пластина из спрессованного железного порошка, вторая – из пероксида никеля. Помещены в раствор щелочи.)

А с какими источниками тока вам приходилось чаще всего сталкиваться в повседневной жизни?

Ученики: Аккумуляторы.

  • Рассказ про аккумуляторы ЭОР

Действительно, очень часто мы используем именно аккумуляторы. Сотовые телефоны необходимо периодически подзаряжать. Для этого мы используем зарядное устройство или так называемый сетевой адаптер, который преобразует переменный ток напряжением 220 В из осветительной сети в постоянный ток напряжением 3 В.Чаще всего там используется литиево – ионный аккумулятор или батарея, в которой применяется раствор солей лития в органическом растворителе. Ну а теперь мы полностью завершаем заполнение таблицы.

Таблица 1

Виды источников

Преобразование энергии

Название источников тока

1.

Механические

Механическая энергия в электрическую.

Электрофорная машина, генератор.

2.

Тепловые

Внутренняя энергия в электрическую.

Термоэлемент.

3.

Световые

Световая энергия в электрическую.

Фотоэлемент, солнечная батарея.

4.

Химические

Химическая энергия в электрическую.

Гальванический элемент, аккумулятор, батареи.

Динамическая пауза. Снеговик.

VI. Первичное закрепление. Тест.

Электрический ток. Источники электрического тока.

Вариант № 1.

  1. Как называются приборы, создающие электрическое поле?
    А.Элемент питания
    Б. Источники тока
    В. Электромеханический генератор
    Г. Источник энергии
  2. Какие превращения энергии происходят в термоэлементе?
    А. Механическая энергия преобразуется в электрическую энергию
    Б. Внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
    В. Энергия света преобразуется в электрическую энергию.
    Г. Химическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
  3. В каких источниках тока используется химическая энергия.
    А. 
    Б. 
    В. 
    Г. 
  4. В чем отличие аккумуляторов от других гальванических источников тока?
    А. Химический источник тока многоразового действия
    Б. Необходимо предварительно зарядить
    В. Используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.
    Г. Состоит из нескольких гальванических элементов, которые называются батареей.
  5. Электрическим током называется?
    А. Направленное движение атомов
    Б. Направленное движение электронов по проводам.
    В. Направленное движение заряженных частиц.
    Г. Направленное движение нейтральных частиц.

Электрический ток. Источники электрического тока.

Вариант № 2

  1. Какими заряженными частицами может создаваться электрический ток?
    А. Ионами
    Б. Электронами
    В. Протонами
    Г. Нейтронами
  2. Какие превращения энергии происходит в электрофорной машине?
    А. Механическая энергия преобразуется в электрическую энергию
    Б. Внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
    В. Энергия света преобразуется в электрическую энергию.
    Г. Химическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
  3. В каких источниках используется световая энергия?
    А. 
    Б. 
    В. 
    Г. 
  4. Какие источники тока используются на электростанциях для промышленного получения тока?
    А. Электрофорная машина
    Б. Термоэлемент (термопара)
    В. Фотоэлемент
    Г. Электромеханический генератор
  5. Для создания и поддержания электрического тока необходимо?
    А. Источник тока и металлический проводник.
    Б. Электрофорная машина и эбонитовая палочка.
    В. Свободные заряженные частицы и электрическое поле.
    Г. Аккумулятор и розетка

VII. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

Взаимопроверка. Выставление оценок.

VIII. Рефлексия.

Подводит итог:

— Что было на уроке важным?

— Что было новым?

— Что было интересным?

У вас на столах лежат кружочки.

Нарисуйте на листочках, какой заряд вы получили от сегодняшнего урока.

Если всё понятно и понравилось, то рисуете положительный заряд

Если вам ничего непонятно, то рисуете отрицательный заряд.

Если вам понравился урок, но не всё понятно, рисуете два знака заряда.

IX. Информация о домашнем задании.

  • Параграф 32. Вопросы 1-7.
  • Домашний проект «Сделай батарейку»

Инструкция выдается каждому ученику.

Инструкция:

  1. Возьмите 5 желтых монет по 10 копеек и 5 белых монет по 5 копеек. (Они примерно одинаковые по величине, а сделаны из разных сплавов).
  2. Расположите их столбом друг на друга поочередно, а между ними положите кусочки газетной бумаги, смоченной в крепком растворе поваренной соли.
  3. Возьмите столб мокрыми пальцами за концы, и вы почувствуете слабый электрический удар.

Наглядная физика. Постоянный ток | Zeltix.ru

Наглядная школа

Предметы Физика
Классы 8, 10

  • Наличие: Есть в наличии
  • Модель: 4640008173830
Интерактивное учебное пособие разработано с учётом ФГОС и примерной программы по физике основного и среднего общего образования. Материал интерактивного учебного пособия «Наглядная физика. Постоянный ток» содержит темы учебного курса по физике 8, 10 классов.

Пособие можно использовать с любыми учебниками, входящими в Федеральный перечень. В каждую тему включены тестовые контрольные задания, интерактивный теоретический материал (в том числе демонстрации, лабораторные работы). В пособии использованы следующие медиаобъекты: аудиолекции, интерактивные модели различных явлений, процессов, интерактивные задания, в том числе с возможностью изменять числовые и графические параметры.

Отличительной особенностью интерактивных учебных пособий «Наглядная физика. Постоянный ток» является создание собственной тематической последовательности курса с возможностью включить дополнительные медиаобъекты в структуру самого пособия. 

Учебный материал пособия поможет педагогу  сформировать у учащихся:  основные понятия учебного курса, смысл физических величин и законов, умения описывать, объяснять физические явления и представлять результаты измерений с помощью графиков, выявлять на этой основе эмпирические зависимости, знания о практическом использовании законов физики.

Содержание:
  1. Электрический ток. Сила тока
  1. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи
  1. Зависимость сопротивления проводника от температуры
  1. Электрический ток в полупроводнике
  1. Электрический ток в вакууме
  1. Соединение проводников
  1. ЭДС. Закон Ома для полной цепи
  1. Закон Джоуля — Ленца
Характеристики
Видеокарта с памятью 64 MБ
Дополнительная информация 300 МБ свободного места на жестком диске,Устройство для чтения компакт-дисков,Рекомендуется подключение к интернету для активации программы
ОЗУ 1 Гб
Операционная система Microsoft® Windows® XP и выше Mac OS X : Leopard/Snow Leopard Linux: Ubuntu/Fedora/Suse
Процессор 1 ГГц
Разрешение экрана не менее 1024 Х 768

Рекомендуемые товары

Решение задач. Электрический ток | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Решение задач по теме Электрический ток». Как решать задачи на нахождение силы тока в цепи. Как решать задачи на нахождение напряжения в цепи. Как решать задачи на закон Ома.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Решение задач по теме


Электрический ток
ЗАДАЧА 1.

Через нить накаливания лампочки от карманного фонарика за 2 мин проходит электрический заряд, равный 30 Кл. Определите силу тока в этой лампочке.

Запишем условие задачи и решим её.

Ответ: I = 250 мА.

 

ЗАДАЧА 2.

Электродвигатель включён в электрическую цепь с напряжением 24 В. Определите заряд, прошедший через электродвигатель, если при этом была совершена работа, равная 84 кДж.

Ответ: q = 3500 Кл.

 

ЗАДАЧА 3.

Определите силу тока в кипятильнике, включённом в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление спирали составляет 55 Ом.

Ответ: I = 4 А.

 

ЗАДАЧА 4.

Какое напряжение нужно приложить к концам проводника сопротивлением 5 Ом, чтобы по проводнику пошёл ток с силой тока, равной 300 мА?

Ответ: U = 1,5 В.

 

ЗАДАЧА 5.

Определите сопротивление резистора, если за время 10 мин через него проходит заряд 200 Кл. Напряжение на концах резистора равно 6 В.

Ответ: R = 18 Ом.


 

ИТОГИ темы «Электрический ток»

  • Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля.
  • Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.
  • Работу электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.
  • Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из одной точки поля в другую.
  • Электрическое сопротивление характеризует свойство проводника препятствовать протеканию в нём электрического тока.
  • Закон Ома гласит: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Решение задач. Электрический ток».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 42 926

9.2: Электрический ток — Physics LibreTexts

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите электрический ток
  • Определите единицу измерения электрического тока
  • Объясните направление тока

До сих пор мы рассматривали в основном статические заряды. Когда заряды действительно двигались, они ускорялись в ответ на электрическое поле, создаваемое разностью напряжений.Заряды теряли потенциальную энергию и получали кинетическую энергию, когда они проходили через разность потенциалов, где электрическое поле действовало на заряд.

Хотя заряды не требуют прохождения материала, большая часть этой главы посвящена пониманию движения зарядов через материал. Скорость, с которой заряды проходят мимо места, то есть количество заряда в единицу времени, известна как электрический ток . Когда заряды протекают через среду, ток зависит от приложенного напряжения, материала, через который протекают заряды, и состояния материала.Особый интерес представляет движение зарядов в проводящем проводе. В предыдущих главах заряды ускорялись из-за силы, создаваемой электрическим полем, теряя потенциальную энергию и приобретая кинетическую энергию. В этой главе мы обсуждаем ситуацию силы, создаваемой электрическим полем в проводнике, когда заряды теряют кинетическую энергию в материале, достигая постоянной скорости, известной как «скорость дрейфа ». Это аналогично тому, как объект, падающий через атмосферу, теряет кинетическую энергию в воздух, достигая постоянной конечной скорости.

Если вы когда-либо проходили курс по оказанию первой помощи или технике безопасности, вы, возможно, слышали, что в случае поражения электрическим током важным фактором, влияющим на силу удара и количество ударов током, является сила тока, а не напряжение. повреждение человеческого тела. Ток измеряется в единицах, называемых амперами; Возможно, вы заметили, что автоматические выключатели в вашем доме и предохранители в машине имеют номинал в амперах (или амперах). Но что такое ампер и что он измеряет?

Определение тока и ампера

Электрический ток определяется как скорость, с которой протекает заряд.При наличии большого тока, например, используемого для работы холодильника, большое количество заряда перемещается по проводу за небольшой промежуток времени. Если ток небольшой, например, используемый для работы портативного калькулятора, небольшое количество заряда перемещается по цепи в течение длительного периода времени.

Электрический ток

Средний электрический ток \ (I \) — это скорость протекания заряда,

\ [I_ {ave} = \ dfrac {\ Delta Q} {\ Delta t}, \ label {Iave} \]

, где \ (\ Delta Q \) — количество чистого заряда, проходящего через заданную площадь поперечного сечения за время \ (\ Delta t \) (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).Единица измерения силы тока в системе СИ — ампер (А), названная в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Поскольку \ (I = \ dfrac {\ Delta Q} {\ Delta t} \), мы видим, что ампер определяется как один кулон заряда, проходящий через заданную область в секунду:

\ [1 A \ Equiv 1 \ dfrac {C} {s}. \]

Мгновенный электрический ток, или просто электрический ток , является производной по времени протекающего заряда и определяется путем принятия предела среднего электрического тока как \ (\ Delta t \ rightarrow 0 \).{18} \) электроны, текущие через область A каждую секунду.

выращивание среднего тока

Основное назначение аккумулятора в легковом или грузовом автомобиле — запускать электрический стартер , который запускает двигатель. Для запуска двигателя требуется большой ток, подаваемый аккумулятором. После запуска двигателя устройство, называемое генератором переменного тока, берет на себя подачу электроэнергии, необходимой для работы транспортного средства и для зарядки аккумулятора.

  1. Какой средний ток включается, когда аккумулятор грузовика приходит в движение? 720 C заряда за 4?00 с при запуске двигателя?
  2. Сколько времени требуется 1,00 C для зарядки от аккумулятора?

Стратегия

Мы можем использовать определение среднего тока в уравнении \ ref {Iave}, чтобы найти средний ток в части (а), поскольку даны заряд и время. Что касается части (b), когда мы знаем средний ток, мы используем уравнение \ ref {Iave}, чтобы найти время, необходимое для того, чтобы заряд 1,00 C прошел от батареи.

Решение

а.Ввод данных значений заряда и времени в определение тока дает

\ [\ begin {align *} I & = \ dfrac {\ Delta Q} {\ Delta t} \\ [5pt] & = \ dfrac {720 \, C} {4.00 \, s} \\ [5pt] & = 180 \, C / s \\ [5pt] & = 180 \, A. \ end {align *} \]

г. Решение зависимости \ (I = \ dfrac {\ Delta Q} {\ Delta t} \) для времени \ (\ Delta t \) и ввод известных значений заряда и тока дает

\ [\ begin {align *} \ Delta t & = \ dfrac {\ Delta Q} {I} \\ [5pt] & = \ dfrac {1.{-3} s \\ [5pt] & = 5.56 \, мс. \ end {align *} \]

Значение

  1. Это большое значение тока иллюстрирует тот факт, что большой заряд перемещается за небольшой промежуток времени. Токи в этих «стартерных двигателях» довольно велики, чтобы преодолеть инерцию двигателя.
  2. Высокий ток требует короткого времени для подачи большого количества заряда. Этот большой ток необходим для подачи большого количества энергии, необходимой для запуска двигателя. {- t / \ tau}) \).Здесь \ (Q_M \) — это заряд после длительного периода времени, когда время приближается к бесконечности, в кулонах, а \ (\ tau \) — это постоянная времени в секундах (Рисунок \ (\ PageIndex {2 } \)). Какой ток в проводе?

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): график движения заряда через поперечное сечение провода во времени.

    Стратегия

    Ток через поперечное сечение можно найти из \ (I = \ dfrac {dQ} {dt} \). Обратите внимание на рисунок, что заряд увеличивается до \ (Q_M \), а производная уменьшается, приближаясь к нулю с увеличением времени (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).{-t / \ tau}. \ end {align *} \]

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): График изменения тока, протекающего по проводу, с течением времени.

    Значение

    Ток через рассматриваемый провод уменьшается экспоненциально, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). В следующих главах будет показано, что ток, зависящий от времени, появляется, когда конденсатор заряжается или разряжается через резистор. Напомним, что конденсатор — это устройство, накапливающее заряд. Вы узнаете о резисторе в разделе «Модель проводимости в металлах».

    Упражнение \ (\ PageIndex {1A} \)

    В портативных калькуляторах

    часто используются небольшие солнечные элементы для обеспечения энергии, необходимой для выполнения расчетов, необходимых для сдачи следующего экзамена по физике. Ток, необходимый для работы вашего калькулятора, может составлять всего 0,30 мА. Сколько времени потребуется, чтобы заряд 1,00 C потек из солнечных элементов? Можно ли использовать солнечные элементы вместо батарей для запуска традиционных двигателей внутреннего сгорания, которые в настоящее время используются в большинстве легковых и грузовых автомобилей?

    Ответ

    Время для 1.3 \, с. \]

    Это чуть меньше часа. Это сильно отличается от 5,55 мс для аккумулятора грузовика. Калькулятор требует очень мало энергии для работы, в отличие от стартера грузовика. Есть несколько причин, по которым в автомобилях используются батареи, а не солнечные элементы. Помимо очевидного факта, что источник света для запуска солнечных элементов в автомобиле или грузовике не всегда доступен, большое количество тока, необходимого для запуска двигателя, не может быть легко обеспечено современными солнечными элементами.Солнечные элементы могут быть использованы для зарядки батарей. Зарядка аккумулятора требует небольшого количества энергии по сравнению с энергией, необходимой для работы двигателя и других аксессуаров, таких как обогреватель и кондиционер. Современные автомобили на солнечных батареях питаются от солнечных батарей, которые могут приводить в действие электродвигатель, а не двигатель внутреннего сгорания.

    Упражнение \ (\ PageIndex {1B} \)

    Автоматические выключатели

    в доме имеют номинал в амперах, обычно в диапазоне от 10 до 30 ампер, и используются для защиты жителей от повреждений, а их электроприборы — от повреждений из-за больших токов.Один автоматический выключатель на 15 А можно использовать для защиты нескольких розеток в гостиной, а один автоматический выключатель на 20 А можно использовать для защиты холодильника на кухне. Что вы можете сделать из этого о токе, используемом различными приборами?

    Ответ

    Суммарный ток, необходимый всем приборам в гостиной (несколько ламп, телевизор и ваш ноутбук), потребляет меньше тока и потребляет меньше энергии, чем холодильник.

    Ток в цепи

    В предыдущих параграфах мы определили ток как заряд, который проходит через площадь поперечного сечения в единицу времени. Для прохождения заряда через устройство, такое как фара, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {4} \), должен быть полный путь (или цепь ) от положительной клеммы к отрицательной клемме. Рассмотрим простую схему автомобильного аккумулятора, выключателя, лампы фары и проводов, обеспечивающих ток между компонентами.Для того, чтобы лампа загорелась, должен быть полный путь прохождения тока. Другими словами, заряд должен иметь возможность покинуть положительную клемму батареи, пройти через компонент и вернуться к отрицательной клемме батареи. Переключатель предназначен для управления цепью. На части (а) рисунка показана простая схема автомобильного аккумулятора, выключателя, токопроводящей дорожки и лампы фары. Также показана схема схемы [часть (b)]. Схема — это графическое представление схемы, которое очень полезно для визуализации основных характеристик схемы.В схемах используются стандартные символы для обозначения компонентов в цепях и сплошные линии для обозначения проводов, соединяющих компоненты. Батарея показана в виде серии длинных и коротких линий, представляющих историческую гальваническую батарею. Лампа изображена в виде круга с петлей внутри, что представляет собой нить накаливания. Переключатель показан в виде двух точек с проводящей полосой для соединения этих двух точек, а провода, соединяющие компоненты, показаны сплошными линиями. Схема в части (c) показывает направление тока, когда переключатель замкнут.

    Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): (а) Простая электрическая схема фары (лампы), батареи и переключателя. Когда переключатель замкнут, непрерывный путь для прохождения тока обеспечивается проводящими проводами, соединяющими нагрузку с выводами батареи. (b) На этой схеме батарея представлена ​​параллельными линиями, которые напоминают пластины в оригинальной конструкции батареи. Более длинные линии указывают на положительную клемму. Токопроводящие провода показаны сплошными линиями. Переключатель показан в разомкнутом положении в виде двух клемм с линией, представляющей токопроводящую шину, которая может контактировать между двумя клеммами.Лампа представлена ​​в виде круга, охватывающего нить накаливания, как если бы это была лампа накаливания. (c) Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и ток течет от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.

    Когда переключатель замкнут, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {4c} \), заряды проходят полный путь от положительной клеммы аккумулятора через переключатель, затем через фару и обратно к отрицательной клемме. батареи. Обратите внимание, что направление тока — от положительного к отрицательному.Направление обычного тока всегда представлено в направлении протекания положительного заряда от положительного вывода к отрицательному.

    Обычный ток течет от положительной клеммы к отрицательной, но в зависимости от реальной ситуации положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое могут перемещаться. В металлических проводах, например, ток переносится электронами, то есть движутся отрицательные заряды. В ионных растворах, таких как соленая вода, движутся как положительные, так и отрицательные заряды.То же самое и с нервными клетками. Генератор Ван де Граафа, используемый для ядерных исследований, может производить ток чисто положительных зарядов, таких как протоны. В ускорителе Теватрон в Фермилабе, до его закрытия в 2011 году, сталкивались пучки протонов и антипротонов, движущихся в противоположных направлениях. Протоны положительны, и поэтому их ток направлен в том же направлении, в котором они движутся. Антипротоны заряжены отрицательно, и, следовательно, их ток идет в направлении, противоположном направлению движения реальных частиц.

    Более пристальный взгляд на ток, протекающий по проводу, показан на рисунке \ (\ PageIndex {5} \). На рисунке показано движение заряженных частиц, составляющих ток. Тот факт, что обычный ток считается направленным в направлении протекания положительного заряда, можно проследить до американского ученого и государственного деятеля Бенджамина Франклина 1700-х годов. Не зная о частицах, составляющих атом (а именно о протоне, электроне и нейтроне), Франклин полагал, что электрический ток течет от материала, в котором больше «электрической жидкости», и к материалу, в котором этого «меньше». электрическая жидкость.Он ввел термин положительный для материала, в котором больше этой электрической жидкости, и отрицательный для материала, в котором отсутствует электрическая жидкость. Он предположил, что ток будет течь от материала с большим количеством электрической жидкости — положительного материала — к отрицательному материалу, в котором меньше электрической жидкости. Франклин назвал это направление тока положительным током. Это было довольно продвинутое мышление для человека, который ничего не знал об атоме.

    Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Ток I — это скорость, с которой заряд движется через область A, , такую ​​как поперечное сечение провода.Обычный ток определяется движением в направлении электрического поля. (а) Положительные заряды движутся в направлении электрического поля, которое совпадает с направлением обычного тока. (б) Отрицательные заряды движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Обычный ток идет в направлении, противоположном движению отрицательного заряда. Поток электронов иногда называют электронным потоком.

    Теперь мы знаем, что материал является положительным, если в нем больше протонов, чем электронов, и отрицательным, если в нем больше электронов, чем протонов.В проводящем металле ток в основном возникает из-за того, что электроны текут от отрицательного материала к положительному, но по историческим причинам мы рассматриваем положительный ток, и ток, как показано, течет от положительного вывода батареи к положительному. отрицательный терминал.

    Важно понимать, что электрическое поле присутствует в проводниках и отвечает за производство тока (Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)). В предыдущих главах мы рассматривали случай статического электричества, когда заряды в проводнике быстро перераспределяются по поверхности проводника, чтобы нейтрализовать внешнее электрическое поле и восстановить равновесие.В случае электрической цепи заряды никогда не достигают равновесия с помощью внешнего источника электрического потенциала, такого как батарея. Энергия, необходимая для перемещения заряда, обеспечивается электрическим потенциалом от батареи.

    Хотя электрическое поле отвечает за движение зарядов в проводнике, работа, совершаемая над зарядами электрическим полем, не увеличивает кинетическую энергию зарядов. Мы покажем, что электрическое поле отвечает за поддержание движения электрических зарядов с «дрейфовой скоростью».”

    Авторы и авторство

    • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Электрический ток — Как генерируется электрический ток | Определение

    Как правило, Текущий означает поток чего-либо из одного места в другое.Для Например, вода падает с холма, речная вода движется с одно место в другое место, и океанская вода движется из одного место в другое место известны как водные потоки. В реке и океан, молекулы воды движутся из одного места в другое. другое место будет проводить ток.

    В а подобным образом переносчики электрического заряда движутся из одного указывает на другую точку в проводнике или полупроводнике. проводит электрический ток.

    Электрический Текущий определение

    поток носителей электрического заряда в проводнике или полупроводнике называется электрический ток.

    В проводники или полупроводники, электрический ток проводится крошечными частицы. Эти крошечные частицы известны как электрический заряд. перевозчики.

    Носителями электрического заряда могут быть электроны, дырки, протоны, ионы и т. д.Однако электрический ток часто бывает проводятся электронами и дырками.

    В проводники, отверстия незначительны. Так электроны проводят электрический ток. В полупроводниках присутствуют как электроны, так и дырки. Так и электроны, и дырки проводят электрический ток.

    Электрический ток — важная величина в электронных схемах.Когда напряжение наносится поперек проводника или полупроводника, электрический ток начинает течь. Электрический ток часто бывает для простоты называется «текущий».

    Электрический Текущий символ

    Электрический ток представлен символом ɪ. В символ ɪ было используется французским физиком Андре-Мари Ампер.В его именем названа единица электрического тока (ампер).

    Что такое электрический заряд?

    Электрический заряд — это фундаментальное свойство таких частиц, как электроны и протоны. Электрический заряд не может быть создан ни уничтожен. Это означает, что если есть электрон или протон тогда есть заряд.

    электронов имеют отрицательный заряд, а протоны — положительный.Протоны намного тяжелее электронов. Однако обвинение протона равен заряду электрона.

    ср знайте, что если два противоположных заряда помещены рядом с каждым другие они привлекаются. С другой стороны, если два одинаковых или как заряды помещаются близко друг к другу, они отталкиваются.

    Когда протон помещается ближе к электрону, они притягиваются.С другой стороны, когда два протона или два электрона размещенные близко друг к другу, они отталкиваются.

    Электрический заряжать измеряется в кулонах (C). Один кулон — это количество заряд переносится током в 1 ампер за 1 секунду. Для Например, если 4 кулонов (Кл) заряда проходят за 2 секунды, ток = 4 ÷ 2 = 2 ампера (А).

    Как электрический ток генерируется?

    Атомов являются основными строительными блоками материи. Каждый объект в Вселенная состоит из атомов. Атомы крошечные частицы. Их размер указан в нанометрах.

    Каждый атом состоит из субатомных частицы, такие как электроны, протоны и нейтроны. Эти субатомные частицы меньше атома.

    электронов отрицательно заряжены. частицы, протоны — положительно заряженные частицы, и нейтроны — нейтральные частицы (без заряда).

    Протоны и нейтроны намного тяжелее чем электроны. Таким образом, протоны и нейтроны всегда находятся в центр атома. В сильный ядерная сила между протонами и нейтронами заставляет их всегда держитесь вместе.

    Протонов имеют положительный заряд и нейтроны не имеют заряда. Итак, общий заряд ядра положительный.

    Электроны всегда вращаются вокруг ядро из-за электростатической силы притяжения между ними.

    Электроны вращаются вокруг ядро на разных орбитах. Каждая орбита имеет уровень энергии связанные с ним.

    Электроны, вращающиеся при закрытии расстояние от ядра имеют очень низкую энергию. С другой стороны, электроны вращаются на большем расстоянии от ядра обладают очень высокой энергией.

    Электроны на внешней орбите атом называют валентным электроны. Эти электроны очень слабо прикреплены к родительский атом.Итак, приложив небольшое количество энергии достаточно, чтобы освободить их от родительского атома.

    Когда небольшое количество энергии в форма тепла, света или электричества поле передается валентным электронам, они получают достаточной энергии, а затем отделяется от родительского атома.

    Электроны, отделенные от родительский атом известен как свободный электроны.Эти электроны свободно перемещаются из одного места в другое. другое место.

    Мы знаем, что электроны имеют отрицательный заряжать. Таким образом, свободные электроны несут отрицательный заряд от одного место в другое место.

    Мы знаем, что электрический ток означает поток заряда. Итак, электроны свободно перемещаются из одного места в другое место будет проводить электрический ток.

    В полупроводниках оба свободных электрона и дырки присутствуют. Свободные электроны отрицательно заряженные частицы. Таким образом, они несут отрицательный заряд (электрический Текущий). Дыры — это положительно заряженные частицы. Поэтому они несут положительный заряд (электрический ток).

    Таким образом, и свободные электроны, и дырки проводить электрический ток в полупроводниках.

    В проводниках отверстия незначительны. Так свободные электроны проводят электрический ток.

    Протоны также обладают способностью проводить электрический ток. Однако протоны не могут свободно перемещаться из одного места в другое, как электроны. Они всегда удерживается в фиксированном положении. Итак, протоны не проводят электрический ток.

    SI единица электрического тока

    Единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер, названный в честь французского физика Андре-Мари Ампер. Электрический ток, протекающий в проводнике или полупроводник измеряется в амперах. Ампер тоже иногда называемые усилителями или A.

    Ток, протекающий через электронный компонент (например, диод) в цепи измеряется с помощью устройства, называемого амперметром.

    Текущий направление

    Когда напряжение подается на проводник или полупроводник, начинает течь электрический ток.

    В проводниках, положительно заряженных протоны удерживаются в фиксированном положении, а отрицательно заряженные электроны перемещаются из одного места в другое за счет несущий заряд. Таким образом, электроны проводят электрический ток в проводниках.

    В полупроводниках оба свободных электрона а дыры переносят заряд из одного места в другое. Таким образом, электроны и дырки проводят электрический ток в полупроводники.

    При подаче напряжения электроны (отрицательные заряды) перемещаются от отрицательного конца батареи к положительный конец батареи. Итак, электроны (отрицательные зарядов) направление тока от отрицательного к положительному.

    С другой стороны, отверстия (положительный заряды) перемещаются от положительного конца батареи к отрицательному конец батареи. Так дыры (положительные заряды) ток направление от положительного к отрицательному.

    Обычный текущее направление — от положительного к отрицательному (то же, что и текущее направление положительных зарядов).

    Заряд положительно заряженного частица (дырка) равна заряду отрицательно заряженной частица (свободный электрон), но противоположной полярности.

    Поток отрицательных зарядов в цепи будет производить ток такой же, как поток положительных зарядов производить. Так что не имеет значения, течет ли ток от положительного к отрицательному или от отрицательного к положительному, генерируемый ток будет таким же.

    Электричество — Электрический ток — Физика 299

    Электричество — Электрический ток — Физика 299

    «Когда я оказываюсь в компании ученых, я чувствую себя жалким священником, сбившимся с пути ошибка в гостиную полную герцогов »
    W.Х. Оден

    Электрический ток
    • Электрический ток равен скорости прохождения заряда неподвижная точка в пространстве.


    • Сила тока измеряется в амперах: 1 Ампер = 1 кулон в секунду
      Хотя из приведенного выше определения кажется, что ампер определяется в терминах кулона, на самом деле это ампер, который — основная единица, кулон — это дервивед.Ампер определяется как сила между двумя параллельными проводами, несущими текущий, как мы увидим позже.
    • Важно понимать, что значение тока постоянная, независимо от поперечного сечения проводника. Если это было не так, тогда заряд мог бы «накапливаться» в точках вдоль дирижер.

    • Когда вы щелкаете выключателем, мгновенно загорается лампочка. Фактически течение движется со скоростью, близкой к скорости свет.Однако носители заряда, электроны в металлическая проволока движется с гораздо меньшей скоростью — скоростью дрейфа.
      Рассмотрим провод длины l, сечения А, с проводимостью n. электронов в единице объема. Ток в проводе может быть письменный,

    где e — заряд электрона, а v d — дрейфовая скорость.

    • Плотность тока, Дж (А / м 2 ) определяется по,
    физически, J представляет движение заряда в определенном месте в пределах дирижер, эл.грамм. когда A большой, J маленький, когда A маленький J большой.
    Общее соотношение между I и J:

    Ток — это поток J через поверхность.

    Важно: В Текущий, Я, является скалярная величина, а J — вектор. У меня есть «смысл» в том, что мы рисуем стрелки, чтобы обозначить его «направление», но не подчиняется правилам вектора алгебра.


    • Историческая причуда. Направление тока определяется как направление в который будет двигаться положительным зарядом. Но в твердом металле проводниками носителями заряда являются электроны (отрицательные заряды) которые фактически движутся в противоположном направлении. Отрицательный заряды, движущиеся справа налево, в точности эквивалентны положительным заряды движутся слева направо.

    Сопротивление

    • В металлических проводниках электрическое поле и плотность тока находятся в одном направлении и пропорциональны друг друга,
    где ρ — удельное сопротивление проводника — характеристика дирижер.Электропроводность проводящего материала равна определяется как, σ = 1 / ρ.
    Для однородного проводника длиной l, сечением A имеем E = V / l и J = i / A, так что сопротивление проводника R, определяется как,


    Сопротивление измеряется в омах (Ом), тогда удельное сопротивление единиц ом.метр и проводимость (ом.метр) -1

    • Важно: соотношение V = ИК НЕ Закон Ома !
    Закон Ома:
    «Если соотношение напряжение через проводник к току через она постоянна для всех напряжений, тогда проводник подчиняется закону Ома »


    Закон Ома действует для металлических проводников, но не для таких устройств, как транзисторы, диоды и т. д. Отношение V = IR всегда можно использовать для определить сопротивление при некотором конкретном I и V для любого устройства.


    • Даже в проводниках ток будет течь только между двумя точками A и B, когда

    1. Существует разность потенциалов между A и B (производящая электрическое поле, которое заставляет заряды двигаться) и,
    2. A и B образуют часть полной цепи.


    Мощность

    • Предположим, заряд dq перемещается из точки A в точку B, где разность потенциалов между A и B составляет V AB , тогда энергия, выделяемая за время dt, определяется как
    так что скорость, с которой энергия передаваемая (мощность), P, определяется выражением,

    В единицах измерения можно утверждать, что Амперы x Вольт = Ватты.

    • Форма «выделяемой» энергии зависит от электрический компонент, расположенный между A и B, для например,
      • Двигатель — выделенная механическая энергия (работа)
      • Аккумулятор — запасенная в аккумуляторе химическая энергия
      • Сопротивление — выделенная тепловая энергия (тепло)

    Электродвижущая сила — «ЭДС»

    • При обсуждении электрических схем вы можете встретить термин «ЭДС» — электромотив сила. Важно понимать, что ЭДС — это НЕ сила!
    • Если устройство имеет «ЭДС», оно может поддерживать разность потенциалов (напряжение). Так, например, аккумулятор поддерживает ЭДС между положительным и отрицательным терминалы.
    • ЭДС устройства может быть определена как ε = dW / dq, где dW это работа, проделанная над положительным зарядом dq при его принятии пересекает разность потенциалов устройства.в случай простой схемы с батареей (см. выше) в качестве заряд проходит через внешнюю (по отношению к батарее) цепь, теряет энергию. В схеме выше появляется энергия как тепло и свет в лампочке. Когда заряд возвращает АКБ ЭДС АКБ восполняет свою энергию.
    • На этом вводном уровне мы можем рассмотреть ЭДС «источник» (аккумулятор, генератор и т. д.) должен быть точно эквивалентным к напряжению, обеспечиваемому источником.
    • Направление ЭДС всегда представляет направление a положительный заряд переместится во внешнюю цепь. См. Схему справа. Направление ЭДС — это важный фактор, когда мы используем законы Кирхгофа для анализа схемы.


    Внутреннее сопротивление

    • Все ЭДС — батареи, генераторы и т. Д. — и электрические измерительные приборы — амперметры, вольтметры и т. д. — имеют «внутреннее сопротивление».
    • Что касается схемотехнического анализа эти внутренние сопротивления могут быть просто рассматривать как резисторы последовательно с «идеалом» ЭДС / метр.
    • Для амперметров (токоизмерительных приборов) цель: иметь как можно более низкое внутреннее сопротивление, чтобы ток не влияет.

    • Для вольтметра внутреннее сопротивление должно быть не меньше насколько возможно.

    В: Есть ли у света масса?
    A: Конечно, нет. Это даже не католик !!!


    Доктор К. Л. Дэвис
    Физический факультет
    Университет Луисвилля
    электронная почта : [email protected]

    Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: ток


    Электрический ток очень похож на текущую реку.Река течет из одного места в другое, и скорость, с которой она движется, равна скорости течения. Размер текущего потока больше связан с размером реки, чем со скоростью реки. Река несет больше воды в секунду, чем ручей, даже если обе текут с одинаковой скоростью. В случае электричества ток — это мера количества заряда, передаваемого за определенный период времени. Ток представляет собой поток электронов или отдельных отрицательных зарядов. Когда заряд течет, он несет энергию, которую можно использовать для работы.Ученые измеряют ток с помощью единиц, называемых амперами. Один из результатов тока — нагрев проводника. Когда электрическая плита нагревается, это происходит из-за протекания тока. Электроны имеют массу (какой бы малой она ни была), и когда они движутся через проводник, происходят столкновения, которые выделяют тепло. Чем больше электронов сталкивается с атомами проводника, тем больше тепла создается, поэтому более высокий ток обычно означает большее тепло.

    Ученые привыкли думать, что ток всегда нагревает объект, но с современными сверхпроводниками это не всегда верно, или, по крайней мере, не так, как с обычными материалами.Сверхпроводящие материалы, кажется, меньше взаимодействуют между атомами и током, поэтому движущиеся заряды теряют гораздо меньше энергии.

    Все, что является материей, может проводить электричество, но не все делает это хорошо. Ученые используют термины «проводники», «изоляторы» и «полупроводники». Этикетки используются для описания того, насколько легко энергия передается через объект с помощью движущегося заряда. Пространство между атомами, а также тип атомов определяет, является ли объект хорошим проводником или хорошим изолятором (плохой проводник).Существует два основных вида электрического тока: постоянный (DC) и переменный (AC) ток. Их легко запомнить. Постоянный ток — это заряд всегда в одном направлении. Переменный ток — это поток заряда взад и вперед, меняющий свое направление много раз за одну секунду. Батареи вырабатывают постоянный ток, а розетки в наших домах используют переменный ток.

    Будьте очень осторожны при работе с электричеством. НИКОГДА не прикасайтесь к розеткам в доме.Это электричество очень мощное и может навредить вам… очень сильно. Электричество от аккумуляторов также может повредить вам. Мы обгорели при работе с батареями и электромагнитами, поэтому знаем, что может случиться. На всякий случай попросите взрослого помочь вам с любыми экспериментами.



    Или выполните поиск на сайтах по определенной теме.

    AS Physics Глава 12 Примечания — Электрический ток


    12.1 Ток и заряд
    • Чтобы электрический ток проходил по цепи, она должна быть полной + включать источник разности потенциалов, например аккумулятор.
    • Ток — это скорость потока заряда в проводе или компоненте.
      • Ток возникает из-за прохождения заряженных частиц:
    • В металлах носителями заряда являются проводящие электроны, которые перемещаются внутри металла и сталкиваются друг с другом и с другими положительными ионами в металле.
    • В солевых растворах заряд переносится ионами, заряженными атомами или молекулами.
    • Ниже показан простой тест на проводимость:
    • Измеритель показывает ненулевое значение всякий раз, когда какой-либо проводящий материал проходит через цепь.
    • Батарея проталкивает носители заряда через проводящий материал, через батарею и счетчик.
    • Электроны входят при положительном результате и уходят при отрицательном.
    • Это подробно объясняется ниже:

    Обычный ток предполагает, что ток течет от положительной клеммы, через цепь к отрицательной клемме источника. Это было условием, выбранным при открытии электричества. Они были не правы!

    Электронный поток — это то, что происходит на самом деле, и электроны текут из отрицательной клеммы через цепь в положительную клемму источника.

    • Единица измерения силы тока: Амперы (А)
      • Определяется как магнитная сила между двумя параллельными проводами, когда они пропускают одинаковый ток. Выдано «Я»
    • Единица заряда: Кулон (Кл)
      • Определяется как расход заряда за одну секунду при токе в один ампер. Выдается «Q»
    • ΔQ = IΔt
    • I = ΔQ / Qt
    • Например, расход заряда для тока:
      • 1А за 10 секунд составляет 10С
      • 5A за 200 секунд — 1000C
      • 10 мА за 500 секунд — это 5C
    • Приведенные выше уравнения показывают, что ток 1 А возникает из-за потока заряда 1 кулон в секунду.
    • Величина заряда электрона составляет 1,6 × 10 −19
      • Следовательно, ток в 1 А по проводу должен быть связан с 6,25 × 10 18 электронов в секунду.

    Подробнее о носителях заряда:

    • Изолятор:
      • Каждый электрон прикреплен к атому и не может отойти от него.
      • При приложении напряжения ток не проходит через изолятор, потому что электроны не могут проходить через него.
    • Металлический проводник:
      • Большинство электронов прикреплено к атомам, но некоторые из них делокализованы.
      • Делокализованные электроны являются носителями заряда в атоме.
      • Когда на металл подается напряжение. эти электроны проводимости притягиваются к положительной клемме металла.
    • В полупроводнике:
      • Количество носителей заряда увеличивается с увеличением температуры металла.
      • Сопротивление уменьшается при повышении температуры.
      • Чистый полупроводящий материал относится к собственному полупроводнику.
        • Потому что проводимость обусловлена ​​электронами, которые отрываются от атомов полупроводника.

    12.2 Разница потенциалов и мощность:

    Энергия и разность потенциалов:

    • Когда резак подключен к аккумулятору. электроны доставляют энергию от батареи к лампочке.
      • Каждый электрон движется по цепи и забирает фиксированное количество энергии от батареи при прохождении через нее.
      • Подает энергию к лампочке и обратно к положительной клемме для пополнения запаса энергии.
    • Батарея может передавать энергию из своего химического состояния, если батарея не является частью полной цепи.
      • Когда батарея подключена к цепи, каждый электрон работает, чтобы пройти через компонент и, следовательно, передать часть или всю свою энергию.
    • Работа, совершаемая электроном = потеря энергии.
    • Произведенная работа на единицу заряда — это разность потенциалов.
    • ПД — объем работ на единицу оплаты

    • ЭДС источника электричества — это электрическая энергия, вырабатываемая на единицу заряда, проходящего через источник.
    • Единица измерения ЭДС = Вольт
    • Электрическая энергия, вырабатываемая при прохождении заряда Q через источник =

    Передача энергии в различных устройствах:

    • Электрический ток вызывает нагревание, когда проходит через компонент с сопротивлением.
      • Также обладает магнитным эффектом, который используется в электродвигателях и громкоговорителях.
    1. В устройстве с сопротивлением, например электронагревателе, работа, выполняемая устройством, передается в виде тепловой энергии.
      • Носители заряда неоднократно сталкиваются с атомами в устройстве и передают им энергию, атомы вибрируют сильнее и нагреваются.
    2. В электродвигателе. вращаясь с постоянной скоростью, работа, выполняемая двигателем, равна энергии, передаваемой двигателем нагрузке и окружающей среде
      • Таким образом, кинетическая энергия двигателя остается постоянной.
      • Носители заряда — это электроны, которые проталкиваются через провода вращающейся катушки двигателя, преодолевая противодействие электронам из-за магнитного поля двигателя.
    3. В громкоговорителе проделанная работа передается в виде звуковой энергии.
      • Электроны необходимо проталкивать через провода вибрирующей катушки громкоговорителя против силы, действующей на них из-за магнита громкоговорителя.

    Электроэнергия и ток:


    12.3 Сопротивление:

    Определения и законы:

    • Сопротивление компонента в цепи является мерой трудности прохождения тока через него.
    • Сопротивление вызвано повторяющимися столкновениями между носителями заряда в материале; друг с другом и закрепленными положительными ионами в материале.
    • Сопротивление любого компонента: частичный разряд в компоненте / ток через него.
    • Единица измерения Ом (Ом)

    Измерение сопротивления: (Практическое)

    • Резистор — это компонент, который имеет определенное сопротивление, постоянное независимо от силы тока.
    1. Амперметр используется для измерения тока через резистор, должен быть включен последовательно.
    2. Вольтметр используется для измерения разности потенциалов на резисторе, должен быть включен параллельно.
    3. Никакой ток не должен проходить через вольтметр, иначе амперметр не будет регистрировать точный ток через резистор.
    4. Вольтметр должен иметь бесконечное сопротивление.
    5. Переменный резистор используется для регулировки тока и pd.
      • Используется для их изменения и записи результатов для каждого изменения сопротивления,
      • График резистора представляет собой прямую линию от начала координат.
      • Сопротивление одинаково независимо от силы тока.
        • Градиент сопротивления

    Закон Ома:

    Закон Ома гласит, что частичные разряды по металлическому проводнику пропорциональны току, проходящему через него, при условии, что физические условия не меняются.

    Некоторые примечания к закону Ома

    • Закон Ома — это эквивалентное утверждение, что сопротивление металлического проводника при постоянных физических условиях, таких как температура, постоянно.
    • Для омического проводника V = IR, где R — постоянная величина, резистор — это компонент, рассчитанный на определенное сопротивление.
    • Если измерения тока и частичного разряда для омического проводника нанесены на график с током по оси Y и частичным разрядом по оси X, градиент дает 1 / R

    Удельное сопротивление:

    • Для проводника длиной L и однородной площадью поперечного сечения A , как показано ниже, его сопротивление R составляет:
      • Пропорционально L
      • обратно пропорционально A
    • Следовательно
    • Следовательно, удельное сопротивление:
    • Единицей измерения удельного сопротивления является омметр
    • Для проводника круглого сечения диаметром d:

    Определение удельного сопротивления провода:

    • Измерьте диаметр проволоки d, микрометр в нескольких разных точках, чтобы найти среднее значение для d для расчета площади.
    • Измерьте сопротивление R для разной длины L провода, чтобы построить график зависимости R от L
    • Удельное сопротивление провода определяется градиентом графика × площадь

    Сверхпроводимость:

    Как это работает:

    • Устройство или проволока из материала с нулевым удельным сопротивлением при критической температуре и ниже ее, которая зависит от самого материала.
    • Это свойство называется сверхпроводимостью.
    • Провод имеет нулевое сопротивление ниже критической температуры.
    • Когда через него проходит ток, через него нет частичных разрядов, потому что сопротивление = 0
      • Следовательно, ток не оказывает нагрева.

    Свойства сверхпроводника:

    • Теряет сверхпроводимость, если его температура поднимается выше критической.
    • Наивысшая критическая температура -123 °

    Использует:

    • Электромагниты большой мощности
    • Создает очень сильные магнитные поля в таких устройствах, как МРТ-сканеры и ускорители частиц.
    • Используется при разработке легких электродвигателей и силовых кабелей, передающих энергию без рассеивания энергии.

    12.4 Составные части и их характеристики:

    Схема

    Схема:

    Исследование характеристик различных компонентов:

    • Чтобы измерить изменение тока в зависимости от pd для компонента, используйте:
      • Делитель потенциала для изменения pd от 0r a:
      • Переменный резистор для регулирования тока до минимума
    • Преимущество использования делителя потенциала заключается в том, что ток через компонент и pd на нем могут быть уменьшены до нуля, что невозможно с помощью схемы переменного резистора.
    • Измерения для каждого типа компонентов могут быть нанесены на график зависимости тока от pd.
    • Типовые графики для провода, лампы накаливания и термистора показаны людям.
      • Измерения одинаковы независимо от того, каким образом ток проходит через компоненты.
    • Провод дает прямую линию через начало координат.
    • Значение V / I одинаково в любой точке провода.
      • Сопротивление не меняется
    • Лампа накаливания дает кривую с уменьшающимся градиентом, потому что сопротивление увеличивается с температурой.
    • Термистор при постоянной температуре дает прямую линию.
    • Чем выше температура, тем круче градиент и, следовательно, ниже сопротивление.
      • Тот же результат можно получить с помощью LDR.

    Диод:

    • При исследовании характеристик диода один набор измерений выполняется в прямом направлении, а другой — в обратном.
      • В реверсивном режиме ток очень мал, и его можно измерить только миллиамперметром.
    • Типичные результаты для диода показаны ниже, кремниевый диод легко проводит в прямом направлении выше pd 0,6 В и почти не проводит ниже 0,6 В

    Сопротивление и температура:

    • Сопротивление металла увеличивается с увеличением температуры.
    • Из-за наличия положительных ионов в проводнике сильнее вибрирует при повышении его температуры.
    • Таким образом, носители заряда не могут проходить через металл так же легко, когда по проводнику прикладывают pd.
    • Считается, что металл имеет положительный температурный коэффициент, когда сопротивление увеличивается с повышением температуры.
    • Сопротивление собственного полупроводника уменьшается с повышением температуры.
    • Количество носителей заряда увеличивается при повышении температуры.
    • Термистор, изготовленный из внутреннего полупроводника, поэтому имеет отрицательный температурный коэффициент.

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    электрических цепей — Что такое электрический ток, напряжение и сопротивление?

    в сторону: Аналогия с водопроводной трубой на самом деле довольно точна, но большинство старшеклассников не изучают гидродинамику, а тяжелые вычисления усложняют задачу. (Если вы рассматриваете объемный расход как сродни току, а давление как плотность электрического потока, тогда, используя уравнение Бернулли, пренебрегая гравитацией, предполагая постоянную площадь и скорость вдоль трубы / провода, все сработает).

    напряжение

    У нас есть устройство, которое может измерять «напряжение» между двумя точками (не только в цепи, но и в воздухе, на земле, где бы вы ни разместили клеммы).

    Во-первых, если мы измеряем «напряжение» между A и B, а затем между A и C, напряжение между B и C будет разницей между этими двумя — если, по крайней мере, вы заморозите время. Это означает, что вы можете выбрать любую точку отсчета, которая вам нравится, тогда любая другая точка во Вселенной будет иметь определенный электрический потенциал (измеряемый в вольтах) относительно опорной точки.Итак, в ткани пространства есть что-то, что может быть «сильнее» или «слабее», чем другие части пространства. Это то, что мы называем «электрическим полем».

    Обратите внимание, что речь не идет об электронах. Возможно иметь положительно заряженную пластину и отрицательно заряженную пластину и общий вакуум между ними, но этот вакуум будет линейно переходить от одного потенциала к другому. (То есть напряжение на левой половине равно напряжению на правой половине.)

    В простой электрической цепи каждая точка имеет фиксированное напряжение (обычно измеряется относительно «земли»).Любая петля, проходящая через схему, будет включать в себя точно такое же количество «подъемов», как «спусков».

    ток и сопротивление

    Ток и сопротивление, вероятно, более интуитивно понятны в контексте электрических цепей. Ток — это, грубо говоря, количество электронов, проходящих через площадь (например, площадь поперечного сечения провода или резистора) в единицу времени. Сопротивление — это то, сколько вольт дает 1 ампер тока, протекающего «через резистор». Технически это означает измерение напряжения между обоими концами резистора и тока в некотором поперечном сечении в любом месте до, внутри или после резистора.Ток будет практически одинаковым в любом месте, где вы находитесь (конечно, не за пределами разветвлений в проводах).

    (Очевидно, у нас также есть устройства, которые могут измерять ток и сопротивление; я особо отметил измерение напряжения, потому что электрические поля — это сложнее всего понять.)

    подробнее о токе и сопротивлении

    Когда электроны свободно движутся, они выравниваются по электрическим полям. Чем сильнее поле, тем больше электронов будет течь. Однако разные материалы будут противостоять потоку электронов в разной степени, отсюда и различия в сопротивлении (или, скорее, удельном сопротивлении).И электроны можно заставить течь в другую сторону — батареи используют химические реакции, а генераторы используют электромагнетизм.

    Один из способов увидеть, как ток пропорционален площади поверхности, заключается в следующем: предположим, что у вас есть 1 А, движущийся по проводу, и у вас есть 1 А, движущийся по другому проводу, это 2 кулона в секунду. Если сжать два провода в один, площадь поверхности удвоится, и вы все равно будете иметь такое же количество кулонов в секунду — 2.

    Электрический ток (SS) | Мини-физика

    Движущиеся электрические заряды называются электрическим током, и они составляют основу текущего электричества.С другой стороны, статическое электричество или электростатика включает в себя заряды в состоянии покоя.

    Электрический ток (I) — это скорость протекания зарядов (Q) .

    • Единица СИ: Ампер (А)
    • Может быть измерена амперметром (должен быть подключен ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО к цепи)

    $$ I = \ frac {Q} {t} $$

    Ток в один ампер — это поток заряда со скоростью один кулон в секунду.

    Для электрического тока в металлическом проводнике (твердом теле) носителями заряда являются электроны.По историческим причинам направление обычного тока всегда трактуется как противоположное направление, в котором эффективно движется электрон.

    • Ток в газах и жидкости обычно состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных ионов в противоположном направлении.

    Электрический ток создает магнитное поле. Сила магнитного поля зависит от величины электрического тока.

    Текущее электричество состоит из любого движения носителей электрического заряда, таких как субатомные заряженные частицы (например,грамм. электроны с отрицательным зарядом, протоны с положительным зарядом), ионы (атомы, потерявшие или получившие один или несколько электронов) или дырки (недостаток электронов, который можно рассматривать как положительные частицы)

    • Если направление тока (поток заряда) фиксировано, это называется постоянным током. Если движение электрических зарядов периодически меняется на противоположное; это называется переменным током.

    Аналог реки:

    Чтобы лучше понять концепцию течения, представьте себе реку.Ток в электрической цепи похож на воду, текущую через реку.

    Примеры:

    Электрический ток в проводе включает движение

    1. электронов
    2. атомов
    3. молекул
    4. протонов
    Показать / скрыть ответ

    A. Электрический ток в проводе (сплошном проводнике) предполагает движение электронов.


    Нижняя часть облака имеет положительный заряд.Облако разряжается во вспышке молнии. В каком направлении текут электроны и обычный ток?

    Показать / скрыть ответ

    Поскольку облако заряжено положительно, отрицательные заряды (электроны) текут вверх. Следовательно, обычный ток течет в обратном направлении (вниз).


    Аккумулятор перемещает заряд 60 C по цепи с постоянной скоростью за время 20 с. Какой ток в цепи?

    Показать / скрыть ответ

    Ток — это скорость движения заряда.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *