Сила тока и заряд формула: Определение силы тока. Единицы измерения силы тока

Содержание

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА С ФИЗИКОЙ ДАЮ 100 БАЛЛОВ! 1.Что такое сила тока? 2.Какой величиной

Ответ:

1.Сила тока — физическая величина I, равная отношению количества заряда \Delta Q, прошедшего через некоторую поверхность за некоторое время \Delta t, к величине этого промежутка времени: I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}. В качестве рассматриваемой поверхности часто используется поперечное сечение проводника.

2.Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи. 3. … Сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшого через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t.

3.I = q t , где I — сила тока, q — заряд, t — время. Единица измерения силы тока в системе СИ — [I] = 1 A (ампер).

4.За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки таких параллельных проводников длиной 1 м взаимодействуют с силой 2 • 10(в -7 степени) Н и называют ампером

5.Электрический заряд выражается через силу тока в проводнике и время его прохождения q = I * t (по определению силы тока I = q/t) и измеряется в кулонах.

6.кулон

7.Цифровые и аналоговые амперметры, используются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Особенно широко они применяются в энергетической отрасли промышленности, радиоэлектронике, электротехнике. Также их могут использовать в строительстве, в автомобильном и другом транспорте, в научных целях.

В бытовых условиях прибор также часто используется обычными людьми. Амперметр полезно иметь с собой в автомобиле, на случай выявления неисправностей электрооборудования в пути.Аналоговые приборы до сих пор также применяются в различных областях жизни. Их преимуществом является то, что для работы не требуется подключение питания, так как они пользуются электричеством от измеряемой цепи. Также их удобство состоит в отображении данных. Многим людям привычнее смотреть за стрелкой. Некоторые устройства оснащены регулировочным винтом, который позволяет точно настроить стрелку на нулевое значение. Инертность работы прибора отрицательно влияет на его применяемость, так как для стрелки необходимо время для нахождения устойчивой позиции.

8.В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах — через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт.

9.Сила тока в проводнике зависит от заряда, переносимого одной частицей, их концентрации, средней скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника

11.Величина, показывающая какую работу совершает заряд 1 Кл на участке электрической цепи называется напряжением. Обозначается буквой U.

12.Для определения напряжения существует формула: U=A/q, где U — напряжение, A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи

13.Названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольты (1745—1827), который изобрёл первую электрическую гальваническую батарею — вольтов столб и опубликовал результаты своих экспериментов в 1800 году.

14.220 В

15.

Объяснение:

больше не могу

Протекание тока — Основы электроники

Электрический ток это есть медленное движение потока электронов в область положительного заряда из области отрицательного заряда. В качестве единицы измерения силы тока используют ампер (А). Названа эта единица в честь французского ученого Андре Мари Ампера. Один ампер это сила тока, возникающая в проводнике при перемещении заряда через заданную точку величиной в один кулон за одну секунду.

Следующая формула показывает соотношение между силой тока и зарядом за секунду:

I=Q/t

где I — сила тока в амперах, Q — величина электрическо¬го заряда в кулонах, t — время в секундах.

Пример. Чему будет равна сила тока в цепи, если через заданную точку в цепи прошло 12 кулон заряда за 4 секунды.
Решение.
Q=12 Кл;
T=4 с;
I=Q/t=12/4=3 (А).

Рассмотрим протекание тока по проводнику. Обычно носителями заряда в цепи являются отрицательно заряженные электроны. Тогда ток это есть поток отрицательно заряженных электронов. Так исторически сложилось, что направление протекания тока не совпадает с направлением потока электронов, то есть противоположно. Однако в свое время было открыто, что когда электроны перемещаются от одного атома к другому, то возникают положительные заряды, названные дырками.

(рис 2.2).

Можно сказать, что дырка это место на оболочке, откуда ушел электрон. Дырки перемещаются в направлении противоположном потоку электронов (рис 2.3).

В том случае, если электроны берутся с одного конца проводника и добавляются на другой конец проводника, то по проводнику будет течь ток. В результате медленного движения свободных электронов по проводнику, они сталкиваются с атомами, при этом освобождая другие электроны. Эти освободившиеся электроны движутся к положительному заряженному концу проводника, так же сталкиваясь с другими атомами. Это перемещение (или его еще называют дрейф) происходит как следствие отталкивания зарядов. К тому же положительно заряженный конец проводника, где присутствует дефицит электронов, притягивает отрицательно заряженные электроны.

Так вследствие «работы» законов взаимодействия электрических зарядов происходит медленный дрейф электронов. Хотя отдельные электроны сталкиваются с атомами и освобождают другие электроны, скорость которых достигает скорости света.

Для наглядности возьмем полую трубу и заполним ее шариками (рис. 2.4.).

Если добавить шарик в один конец трубы, то из второго конца шарик выталкивается. Отдельные шары тратят для перемещения некоторое время, но частота их столкновений иногда будет достаточно высокой.

Устройство, которое забирает электроны с положительно заряженного конца проводника и отдает их в отрицательно заряженный конец проводника, называют источником напряжения. В сравнении с системой водопровода источник напряжения может рассматриваться как своего рода насос (рис. 2.5).

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Электричество — Основные формулы

1. Электростатика

1.1 Закон Кулона

q₁, q₂ — величины точечных зарядов,
r — расстояние между зарядами.

1.2 Напряженность поля уединенного точечного заряда

q — величина уединенного точечного заряда,
r — расстояние от заряда.

1.3 Потенциал точки в поле точечного заряда

q — величина уединенного точечного заряда,
r — расстояние от заряда.

1.4 Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле

φ — потенциал,
q₁ — величина заряда.

1.5 Потенциальная энергия заряда

q₁ в поле точечного заряда

q — величина уединенного точечного заряда, который создает поле,
r — расстояние между зарядами.

1.6 Теорема Гаусса

N — поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность,
q — полный заряд, находящийся внутри замкнутой поверхности.

1.7 Напряженность электрического поля вблизи от поверхности проводника

σ — поверхностная плотность заряда.

1.8 Емкость плоского кондесатора

q — заряд конденсатора,
U — модуль разности потенциалов между обкладками.

1.9 Энергия плоского кондесатора

q — заряд конденсатора,
U — модуль разности потенциалов между обкладками.

2. Постоянный электрический ток

2.1 Закон Ома для участка однородной цепи

U — напряжение на концах участка,
R — сопротивление участка цепи.

2.2 Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

— ЭДС (электродвижущая сила),
r — внутреннее сопротивление источника ЭДС.

2.3 Работа постоянного тока

U — напряжение на концах участка цепи,
t — время, за которое совершается работа.

2.4 Закон Джоуля-Ленца

Q — теплота,
R — сопротивление проводника,
t

— время, за которое выделяется теплота.

2.5 Полная мощность, развиваемая источником тока

— ЭДС источника тока,
R — сопротивление цепи,
r — внутреннее сопротивление источника тока.

2.6 Полезная мощность

— ЭДС источника тока,
R — сопротивление цепи,
r — внутреннее сопротивление источника тока.

2.7 Коэффициент полезного действия источника тока

R — сопротивление цепи,
r — внутреннее сопротивление источника тока.

2.8 Первое правило Кирхгофа

n — число проводников, сходящихся в узле;
I_k — сила тока в k-м проводнике.

2.

9 Второе правило Кирхгофа

n — число неразветвленных участков в контуре;
m — число ЭДС в контуре.

Electric Power — Summary — The Physics Hypertextbook

… electric-сопротивления
electric-power
circuit-r…

The Physics Hypertextbook
© 1998–2021 Glenn Elert
Author, Illustrator, Webmaster

Нет постоянных условий .

Механика
1. Кинематика
  1. Движение
  2. Расстояние и перемещение
  3. Скорость и скорость
  4. Разгон
  5. Уравнения движения
  6. Свободное падение
  7. Графики движения
  8. Кинематика и расчет
  9. Кинематика в двух измерениях
  10. Снарядов
  11. Параметрические уравнения
2. Динамика I: Сила
  1. Силы
  2. Сила и масса
  3. Действие-реакция
  4. Масса
  5. Динамика
  6. Статика
  7. Трение
  8. Силы в двух измерениях
  9. Центростремительная сила
  10. Кадры справки
3. Энергия
  1. Работа
  2. Энергия
  3. Кинетическая энергия
  4. Потенциальная энергия
  5. Сохранение энергии
  6. Мощность
  7. Простые машины
4. Dynamics II: Импульс
  1. Импульс и импульс
  2. Сохранение импульса
  3. Импульс и энергия
  4. Импульс в двух измерениях
5. Вращательное движение
  1. Кинематика вращения
  2. Инерция вращения
  3. Вращательная динамика
  4. Статика вращения
  5. Угловой момент
  6. Энергия вращения
  7. Прокатный
  8. Вращение в двух измерениях
  9. Сила Кориолиса
6. Планетарное движение
  1. Геоцентризм
  2. Гелиоцентризм
  3. Вселенская гравитация
  4. Орбитальная механика I
  5. Гравитационная потенциальная энергия
  6. Орбитальная механика II
  7. Плотность вытянутых тел
7. Периодическое движение
  1. Пружины
  2. Простой генератор гармоник
  3. Маятники
  4. Резонанс
  5. Эластичность
8. Жидкости
  1. Плотность
  2. Давление
  3. Плавучесть
  4. Расход жидкости
  5. Вязкость
  6. Аэродинамическое сопротивление
  7. Режимы потока
Теплофизика
1. Тепло и температура
  1. Температура
  2. Тепловое расширение
  3. Атомная природа вещества
  4. Газовые законы
  5. Кинетико-молекулярная теория
  6. Фазы
2. Калориметрия
  1. Явное тепло
  2. Скрытая теплота
  3. Химическая потенциальная энергия
3. Теплопередача
  1. Проводимость
  2. Конвекция
  3. Радиация
4. Термодинамика
  1. Тепло и работа
  2. Диаграммы давление-объем
  3. Двигатели
  4. Холодильники
  5. Энергия и энтропия
  6. Абсолютный ноль
Волны и оптика
1. Волновые явления
  1. Природа волн
  2. Периодические волны
  3. Интерференция и суперпозиция
  4. Интерфейсы и барьеры
2. Звук
  1. Природа звука
  2. Интенсивность
  3. Эффект Доплера (звук)
  4. Ударные волны
  5. Дифракция и интерференция (звук)
  6. Стоячие волны
  7. ударов
  8. Музыка и шум
3. Физическая оптика
  1. Природа света
  2. Поляризация
  3. Эффект Доплера (световой)
  4. Черенковское излучение
  5. Дифракция и интерференция (свет)
  6. Тонкопленочная интерференция
  7. Цвет
4. Геометрическая оптика
  1. Отражение
  2. Преломление
  3. Зеркала сферические
  4. Сферические линзы
  5. Аберрация
Электричество и магнетизм
1. Электростатика
  1. Электрический заряд
  2. Закон Кулона
  3. Электрическое поле
  4. Электрический потенциал
  5. Закон Гаусса
  6. Проводников
2. Электростатические приложения
  1. Конденсаторы
  2. Диэлектрики
  3. Батареи
3. Электрический ток
  1. Электрический ток
  2. Электрическое сопротивление
  3. Электроэнергия
4. цепей постоянного тока
  1. Резисторы в цепях
  2. Батареи в цепях
  3. Конденсаторы в цепях
  4. Правила Кирхгофа
5. Магнитостатика
  1. Магнетизм
  2. Электромагнетизм
  3. Закон Ампера
  4. Электромагнитная сила
6. Магнитодинамика
  1. Электромагнитная индукция
  2. Закон Фарадея
  3. Закон Ленца
  4. Индуктивность
7. Цепи переменного тока
  1. Переменный ток
  2. RC цепи
  3. Цепи РЛ
  4. Цепи LC
8. Электромагнитные волны
  1. Уравнения Максвелла
  2. Электромагнитные волны
  3. Электромагнитный спектр
Современная физика
1. Относительность
  1. Пространство-время
  2. Масса-энергия
  3. Общая теория относительности
2. Quanta
  1. Излучение черного тела
  2. Фотоэффект
  3. Рентгеновские снимки
  4. Антиматерия
3. Волновая механика
  1. Волны материи
  2. Атомарные модели
  3. Полупроводники
  4. Конденсированные вещества
4. Ядерная физика
  1. Изотопы
  2. Радиоактивный распад
  3. Период полураспада
  4. Энергия связи
  5. Деление
  6. Fusion
  7. Нуклеосинтез
  8. Ядерное оружие
  9. Радиобиология
5. Физика элементарных частиц
  1. Квантовая электродинамика
  2. Квантовая хромодинамика
  3. Квантовая динамика вкусов
  4. Стандартная модель
  5. Помимо стандартной модели
Фонды
1. Квартир
  1. Международная система единиц
  2. Гауссова система единиц
  3. Британо-американская система единиц
  4. Разные единицы
  5. Время
  6. Преобразование единиц
2. Измерение
  1. Значащие цифры
  2. По порядку величины
3. Графики
  1. Графическое представление данных
  2. Линейная регрессия
  3. Подгонка кривой
  4. Исчисление
4. Векторы
  1. Тригонометрия
  2. Сложение и вычитание векторов
  3. Векторное разрешение и компоненты
  4. Умножение векторов
5. ссылку
  1. Специальные символы
  2. Часто используемые уравнения
  3. Физические константы
  4. Астрономические данные
  5. Периодическая таблица элементов
  6. Люди в физике
Назад дело
1. Предисловие
  1. Об этой книге
2. Связаться с автором
  1. glennelert. нас
  2. Behance
  3. Instagram
  4. Твиттер
  5. YouTube
3. Аффилированные сайты
  1. hypertextbook.com
  2. midwoodscience.org

Заряд и ток

Заряд и ток
Далее: Напряжение и работа Up: Копаем глубже Предыдущая: Единицы СИ

Частицы с электрическим зарядом действуют друг на друга. Величина этой силы зависит от заряда на каждая частица.Величина силы обратно пропорциональна пропорционально квадрату расстояния между частицы.

Базовая единица заряда — кулон . Один кулон равен заряду электроны. Другими словами, у одного электрона есть заряд из кулоны. Символ для заряд есть или.

Электрические цепи перемещают электрический заряд так, что полезная работа сделана. Эти движущиеся заряды генерируют электрический ток , который мы обозначаем как или.В другими словами, если — это сумма заряда на конкретная точка в пространстве во времени, затем текущая проходящая через эту точку равна первой производной по времени из . Другими словами,

Базовая единица измерения тока — ампер (обозначен сокращение). Один ампер равен одному кулону заряд проходит через точку в пространстве за одну секунду. В другими словами, один ампер равен одному кулону в секунду.

Рассмотрим провод, по которому проходит ток в амперы. через определенную точку на этом проводе.Заряд может либо двигаться справа налево, либо слева направо. Так чтобы полностью уточнить природу тока, мы должны также укажите направление, в котором течет ток. путешествия. Это делается путем связывания знака с электрический ток. Другими словами, текущий — это со знаком количество.

Знак, данный току, зависит от того, кто мы заинтересован в измерении. Движущийся заряд можно представить как либо

отрицательно заряженных электронов, движущихся по проводу,
или положительно заряженных частиц, движущихся через провод

В первом случае мы имеем так называемый электронов. текущий .Во втором случае имеем так называемый условный ток . Обычной практикой является использование обычные, а не электронные токи. На протяжении всего нашего работать, это соглашение, которое мы будем использовать.

На принципиальных схемах мы обозначаем ток, текущий в элемент схемы стрелкой, обозначающей один из терминалы. Стрелка обычно обозначается размером электрический ток. Стандартное соглашение (называемое пассивным соглашение о маркировке), используемое при маркировке этих стрелок, предназначено для используйте положительное число, когда ток давит положительный заряжается в устройство.Если число отрицательное, то ток вытягивает положительные заряды из устройства. Рисунок 16 иллюстрирует соглашение о пассивной маркировке резистора.

**Рисунок 16:** Ток, протекающий в элементе цепи

Напомним, что номер, обозначающий текущий, подписан Стрелка. Это означает, что мы можем получить две разные метки для то же направление обычного тока. Фигура 17 показаны две такие метки. В в первом случае мы выталкиваем положительный заряд из терминал в устройство.Во втором случае мы вытягивая положительный заряд из устройства в терминал. Конечный результат для обеих этикеток одинаковый, а именно: поток положительных зарядов идет слева направо через устройство.

**Рисунок 17:** Две разные маркировки одного и того же тока

Полный заряд, поступающий в элемент схемы, получается следующим образом: интегрируя дифференциальное уравнение. Предположим, что заряд изначально есть, затем общий заряд, поступающий в устройство между временами и будет

Далее: Напряжение и работа Up: Копаем глубже Предыдущая: Единицы СИ

Майкл Леммон 2009-02-01

7.

2 Электрический потенциал и разность потенциалов — University Physics Volume 2

Задачи обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Определить электрический потенциал, напряжение и разность потенциалов
Определите электрон-вольт
Вычислить электрический потенциал и разность потенциалов на основе потенциальной энергии и электрического поля
Опишите системы, в которых электрон-вольт является полезной единицей
Применение экономии энергии в электрических системах

Напомним, что ранее мы определили электрическое поле как величину, не зависящую от тестового заряда в данной системе, что, тем не менее, позволило бы нам вычислить силу, которая возникнет при произвольном тестовом заряде.(При отсутствии другой информации по умолчанию предполагается, что тестовый заряд положительный.) Мы кратко определили поле для гравитации, но гравитация всегда притягивает, тогда как электрическая сила может быть либо притягивающей, либо отталкивающей. Следовательно, хотя потенциальная энергия вполне достаточна в гравитационной системе, удобно определить величину, которая позволяет нам вычислить работу над зарядом независимо от величины заряда. Непосредственный расчет работы может быть затруднен, поскольку W = F → · d → W = F → · d →, а направление и величина F → F → могут быть сложными для нескольких зарядов, для объектов нечетной формы и вдоль произвольных путей. .Но мы знаем, что, поскольку F → = qE → F → = qE →, работа и, следовательно, ΔU, ΔU, пропорциональны испытательному заряду q . Чтобы получить физическую величину, не зависящую от испытательного заряда, мы определяем электрический потенциал В, (или просто потенциал, поскольку понимается электрический) как потенциальную энергию на единицу заряда:

Электрический потенциал

Потенциальная электрическая энергия на единицу заряда

Поскольку U пропорционален q , зависимость от q отменяется. Таким образом, V не зависит от q . Изменение потенциальной энергии ΔUΔU имеет решающее значение, поэтому нас беспокоит разность потенциалов или разность потенциалов ΔVΔV между двумя точками, где

ΔV = VB − VA = ΔUq.ΔV = VB − VA = ΔUq.

Разница в электрическом потенциале

Разность электрических потенциалов между точками A и B , VB − VA, VB − VA, определяется как изменение потенциальной энергии заряда q , перемещенного от A к B , деленное на заряд.Единицами разности потенциалов являются джоули на кулон, получившие название вольт (В) в честь Алессандро Вольта.

Знакомый термин «напряжение» — это общее название разности электрических потенциалов. Имейте в виду, что всякий раз, когда указывается напряжение, под ним понимается разность потенциалов между двумя точками. Например, каждая батарея имеет две клеммы, а ее напряжение — это разность потенциалов между ними. По сути, точка, которую вы выбираете как ноль вольт, произвольна. Это аналогично тому факту, что гравитационная потенциальная энергия имеет произвольный ноль, например, на уровне моря или, возможно, на полу лекционного зала.Стоит подчеркнуть различие между разностью потенциалов и электрической потенциальной энергией.

Разница потенциалов и электрическая потенциальная энергия

Связь между разностью потенциалов (или напряжением) и электрической потенциальной энергией определяется по

. ΔV = ΔUqorΔU = qΔV.ΔV = ΔUqorΔU = qΔV.

7,5

Напряжение — это не то же самое, что энергия. Напряжение — это энергия на единицу заряда. Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между выводами аккумулятора), но при этом один хранит гораздо больше энергии, чем другой, потому что ΔU = qΔV. ΔU = qΔV. Автомобильный аккумулятор может заряжать больше, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба аккумулятора — 12 В.

Пример 7,4

Расчет энергии

У вас есть мотоциклетный аккумулятор на 12,0 В, способный обеспечить заряд на 5000 C, и автомобильный аккумулятор на 12,0 В, способный обеспечить заряд на 60 000 C. Сколько энергии дает каждый? (Предположим, что числовое значение каждого заряда с точностью до трех значащих цифр.)

Стратегия

Сказать, что у нас есть батарея на 12,0 В, означает, что на ее выводах есть 12.Разность потенциалов 0 В. Когда такая батарея перемещает заряд, она пропускает заряд через разность потенциалов 12,0 В, и заряд получает изменение потенциальной энергии, равное ΔU = qΔV.ΔU = qΔV. Чтобы найти выход энергии, мы умножаем перемещенный заряд на разность потенциалов.

Решение

Для аккумуляторной батареи мотоцикла q = 5000Cq = 5000C и ΔV = 12,0VΔV = 12,0V. Полная энергия, отдаваемая аккумулятором мотоцикла, составляет ΔUцикл = (5000 ° C) (12,0 В) = (5000 ° C) (12,0 Дж / ° C) = 6,00 × 104 Дж.

ΔUцикл = (5000 ° C) (12,0 В) = (5000 ° C) (12.0Дж / Кл) = 6,00 × 104Дж.

Аналогично для автомобильного аккумулятора q = 60,000 Cq = 60,000C и

ΔUcar = (60,000C) (12,0В) = 7,20 × 105Дж. ΔUcar = (60,000C) (12,0В) = 7,20 × 105Дж.

Значение

Напряжение и энергия связаны, но это не одно и то же. Напряжения батарей одинаковы, но энергия, подаваемая каждым из них, совершенно разная. Автомобильный аккумулятор требует запуска гораздо более мощного двигателя, чем мотоцикл. Также обратите внимание, что когда аккумулятор разряжается, часть его энергии используется внутри, а напряжение на его клеммах падает, например, когда фары тускнеют из-за разряда автомобильного аккумулятора.Энергия, подаваемая батареей, по-прежнему рассчитывается, как в этом примере, но не вся энергия доступна для внешнего использования.

Проверьте свое понимание 7,4

Проверьте свое понимание Сколько энергии имеет батарея AAA на 1,5 В, способная перемещаться на 100 градусов Цельсия?

Обратите внимание, что энергии, вычисленные в предыдущем примере, являются абсолютными значениями. Изменение потенциальной энергии для аккумулятора отрицательное, так как он теряет энергию. Эти батареи, как и многие другие электрические системы, действительно перемещают отрицательный заряд — в частности, электроны.Батареи отталкивают электроны от своих отрицательных выводов ( A ) через любую задействованную схему и притягивают их к своим положительным выводам ( B ), как показано на рисунке 7.12. Изменение потенциала составляет ΔV = VB − VA = + 12 В ΔV = VB − VA = + 12 В, а заряд q отрицательный, так что ΔU = qΔVΔU = qΔV является отрицательным, что означает, что потенциальная энергия батареи уменьшилась, когда q переместился с A на B .

Фигура 7.12 Аккумулятор перемещает отрицательный заряд от отрицательной клеммы через фару к положительной клемме. Соответствующие комбинации химических веществ в батарее разделяют заряды, так что отрицательный вывод имеет избыток отрицательного заряда, который отталкивается им и притягивается к избыточному положительному заряду на другом выводе. С точки зрения потенциала положительный вывод находится под более высоким напряжением, чем отрицательный. Внутри аккумулятора движутся как положительные, так и отрицательные заряды.

Пример 7,5

Сколько электронов проходит через фару каждую секунду?

Когда автомобильный аккумулятор на 12,0 В питает одну фару мощностью 30,0 Вт, сколько электронов проходит через нее каждую секунду?

Стратегия

Чтобы узнать количество электронов, мы должны сначала найти заряд, который перемещается за 1,00 с. Перемещаемый заряд связан с напряжением и энергией посредством уравнений ΔU = qΔV.ΔU = qΔV. Лампа мощностью 30,0 Вт потребляет 30,0 джоулей в секунду. Поскольку батарея теряет энергию, мы имеем ΔU = -30JΔU = -30J и, поскольку электроны переходят от отрицательного вывода к положительному, мы видим, что ΔV = + 12.0 В. ΔV = + 12,0 В.

Решение

Чтобы найти заряд q, переместившийся , решаем уравнение ΔU = qΔV: ΔU = qΔV:

Вводя значения ΔUΔU и ΔVΔV, получаем

q = −30.

0J + 12.0V = −30.0J + 12.0J / C = −2.50C. q = −30.0J + 12.0V = −30.0J + 12.0J / C = −2,50C.

Число электронов nene — это общий заряд, деленный на заряд одного электрона. То есть

ne = −2,50C − 1,60 · 10−19C / e− = 1,56 · 1019 электронов. ne = −2,50C − 1,60 · 10−19C / e− = 1,56 · 1019 электронов.

Значение

Это очень большое количество.Неудивительно, что мы обычно не наблюдаем отдельные электроны, так много которых присутствует в обычных системах. Фактически, электричество использовалось в течение многих десятилетий, прежде чем было установлено, что движущиеся заряды во многих обстоятельствах были отрицательными. Положительный заряд, движущийся в направлении, противоположном отрицательному, часто производит идентичные эффекты; это затрудняет определение того, что движется или оба движутся.

Проверьте свое понимание 7,5

Проверьте свое понимание Сколько электронов прошло бы через 24.Лампа 0 Вт каждую секунду от 12-вольтового автомобильного аккумулятора?

Электрон-вольт

Энергия, приходящаяся на один электрон, очень мала в макроскопических ситуациях, подобных тому, что было в предыдущем примере — крошечная доля джоуля. Но в субмикроскопическом масштабе такая энергия, приходящаяся на частицу (электрон, протон или ион), может иметь большое значение. Например, даже крошечной доли джоуля может быть достаточно, чтобы эти частицы разрушили органические молекулы и повредили живые ткани. Частица может нанести ущерб при прямом столкновении или может создать опасные рентгеновские лучи, которые также могут нанести ущерб.Полезно иметь единицу энергии, относящуюся к субмикроскопическим эффектам.

На рис. 7.13 показана ситуация, связанная с определением такой единицы энергии. Электрон ускоряется между двумя заряженными металлическими пластинами, как это могло бы быть в телевизионной лампе или осциллографе старой модели. Электрон приобретает кинетическую энергию, которая позже преобразуется в другую форму — например, в свет в телевизионной трубке. (Обратите внимание, что с точки зрения энергии «спуск» для электрона означает «подъем» для положительного заряда.) Поскольку энергия связана с напряжением соотношением ΔU = qΔVΔU = qΔV, мы можем рассматривать джоуль как кулон-вольт.

Фигура 7,13 Типичная электронная пушка ускоряет электроны, используя разность потенциалов между двумя разделенными металлическими пластинами. По закону сохранения энергии кинетическая энергия должна равняться изменению потенциальной энергии, поэтому KE = qVKE = qV. Энергия электрона в электрон-вольтах численно равна напряжению между пластинами. Например, разность потенциалов 5000 В производит электроны с энергией 5000 эВ.Концептуальная конструкция, а именно две параллельные пластины с отверстием в одной, показана на (a), а реальная электронная пушка показана на (b).

Электрон-вольт

В субмикроскопическом масштабе удобнее определять единицу энергии, называемую электрон-вольт (эВ), которая представляет собой энергию, передаваемую фундаментальному заряду, ускоренному через разность потенциалов в 1 В. В форме уравнения:

1эВ = (1,60 × 10−19C) (1V) = (1,60 × 10−19C) (1J / C) = 1,60 × 10−19J. 1эВ = (1,60 × 10−19C) (1V) = (1,60 × 10− 19C) (1J / C) = 1.

60 × 10−19Дж.

Электрону, ускоренному через разность потенциалов 1 В, придается энергия 1 эВ. Отсюда следует, что электрон, ускоренный до 50 В, приобретает 50 эВ. Разность потенциалов 100 000 В (100 кВ) дает электрону энергию 100 000 эВ (100 кэВ) и так далее. Точно так же ион с двойным положительным зарядом, ускоренный до 100 В, получает 200 эВ энергии. Эти простые соотношения между ускоряющим напряжением и зарядами частиц делают электрон-вольт простой и удобной единицей энергии в таких обстоятельствах.

Электрон-вольт обычно используется в субмикроскопических процессах — химическая валентная энергия, молекулярная и ядерная энергия связи входят в число величин, часто выражаемых в электрон-вольтах. Например, для разрушения некоторых органических молекул требуется около 5 эВ энергии. Если протон ускоряется из состояния покоя через разность потенциалов 30 кВ, он приобретает энергию 30 кэВ (30 000 эВ) и может разрушить до 6000 этих молекул (30 000 эВ ÷ 5 эВ на молекулу = 6000 молекул). (30,000 эВ ÷ 5 эВ на молекулу = 6000 молекул). Энергия ядерного распада составляет порядка 1 МэВ (1000000 эВ) на событие и, таким образом, может нанести значительный биологический ущерб.

Сохранение энергии

Полная энергия системы сохраняется, если нет чистого прибавления (или вычитания) из-за работы или теплопередачи. Для консервативных сил, таких как электростатическая сила, закон сохранения энергии утверждает, что механическая энергия постоянна.

Механическая энергия — это сумма кинетической энергии и потенциальной энергии системы; то есть K + U = константа.K + U = постоянная. Потеря U для заряженной частицы становится увеличением ее K . Сохранение энергии выражается в форме уравнения как

или

, где i и f обозначают начальные и конечные условия. Как мы уже много раз выясняли, учет энергии может дать нам понимание и облегчить решение проблем.

Пример 7,6

Электрическая потенциальная энергия, преобразованная в кинетическую энергию

Вычислите конечную скорость свободного электрона, ускоренного из состояния покоя, через разность потенциалов 100 В.

(Предположим, что это числовое значение имеет точность до трех значащих цифр.)

Стратегия

У нас есть система, в которой действуют только консервативные силы. Предполагая, что электрон ускоряется в вакууме, и пренебрегая гравитационной силой (мы проверим это предположение позже), вся электрическая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Мы можем идентифицировать начальную и конечную формы энергии как Ki = 0, Kf = 12mv2, Ui = qV, Uf = 0. Ki = 0, Kf = 12mv2, Ui = qV, Uf = 0.

Решение

Сохранение энергии утверждает, что

Вводя указанные выше формы, получаем

Решаем это для v :

Ввод значений для q , V и м дает

v = 2 (−1.60 × 10−19C) (- 100Дж / C) 9,11 × 10−31 кг = 5,93 × 106 м / зв = 2 (−1.60 × 10−19C) (- 100Дж / C) 9,11 × 10−31 кг = 5,93 × 106 м / с .

Значение

Обратите внимание, что и заряд, и начальное напряжение отрицательны, как показано на рисунке 7.

13. Из обсуждения электрического заряда и электрического поля мы знаем, что электростатические силы, действующие на мелкие частицы, обычно очень велики по сравнению с силой тяжести. Большая конечная скорость подтверждает, что гравитационная сила здесь действительно незначительна. Большая скорость также указывает на то, насколько легко ускорить электроны с помощью малых напряжений из-за их очень малой массы.В электронных пушках обычно используются напряжения, намного превышающие 100 В. Эти более высокие напряжения вызывают настолько большие скорости электронов, что необходимо учитывать эффекты специальной теории относительности, и поэтому они оставлены для более поздней главы (Теория относительности). Вот почему в этом примере мы рассматриваем низкое напряжение (точно).

Проверьте свое понимание 7,6

Проверьте свое понимание Как этот пример изменится с позитроном? Позитрон идентичен электрону, за исключением того, что заряд положительный.

Напряжение и электрическое поле

До сих пор мы исследовали взаимосвязь между напряжением и энергией. Теперь мы хотим изучить взаимосвязь между напряжением и электрическим полем. Начнем с общего случая для неоднородного поля E → E →. Напомним, что наша общая формула для потенциальной энергии пробного заряда q в точке P относительно реперной точки R равна

UP = −RPF → · dl → .UP = −RPF → · dl →.

Когда мы подставляем в определение электрического поля (E → = F → / q), (E → = F → / q), это становится

UP = −q∫RPE → · dl →.UP = −q∫RPE → · dl →.

Применяя наше определение потенциала (V = U / q) (V = U / q) к этой потенциальной энергии, мы находим, что в общем случае

VP = −RPE → · dl → .VP = −RPE → · dl →.

7,6

Из нашего предыдущего обсуждения потенциальной энергии заряда в электрическом поле результат не зависит от выбранного пути, и, следовательно, мы можем выбрать наиболее удобный интегральный путь. .доктор

, который упрощается до

Vr = −∫∞rkqr2dr = kqr − kq∞ = kqr.Vr = −∫∞rkqr2dr = kqr − kq∞ = kqr.

Этот результат,

— это стандартная форма потенциала точечного заряда. Это будет подробнее рассмотрено в следующем разделе.

Чтобы изучить еще один интересный частный случай, предположим, что однородное электрическое поле E → E → создается путем размещения разности потенциалов (или напряжения) ΔVΔV на двух параллельных металлических пластинах, обозначенных A и B (рис. 7.14). Изучение этой ситуации покажет нам, какое напряжение необходимо для создания определенного электрического поля.Это также покажет более фундаментальную взаимосвязь между электрическим потенциалом и электрическим полем.

Фигура 7,14 Соотношение между V и E для параллельных проводящих пластин составляет E = V / dE = V / d. (Обратите внимание, что ΔV = VABΔV = VAB по величине.

Для заряда, который перемещается от пластины A при более высоком потенциале к пластине B при более низком потенциале, необходимо включить знак минус следующим образом: −ΔV = VA − VB = VAB. − ΔV = VA − VB = VAB.)

С точки зрения физика, для описания любого взаимодействия между зарядами можно использовать ΔVΔV или E → E →.Однако ΔVΔV является скалярной величиной и не имеет направления, тогда как E → E → является векторной величиной, имеющей как величину, так и направление. (Обратите внимание, что величина электрического поля, скалярная величина, представлена как E .) Связь между ΔVΔV и E → E → выявляется путем вычисления работы, совершаемой электрической силой при перемещении заряда из точки A. к точке B . Но, как отмечалось ранее, произвольное распределение заряда требует расчетов. Поэтому мы рассматриваем однородное электрическое поле как интересный частный случай.

Работа, совершаемая электрическим полем на рисунке 7.14 по перемещению положительного заряда q от A , положительная пластина, более высокий потенциал, к B , отрицательная пластина, более низкий потенциал, составляет

W = −ΔU = −qΔV.W = −ΔU = −qΔV.

Разница потенциалов между точками A и B равна

−ΔV = — (VB − VA) = VA − VB = VAB. − ΔV = — (VB − VA) = VA − VB = VAB.

Если ввести это в выражение для работы, получаем

Работа равна W = F → · d → = FdcosθW = F → · d → = Fdcosθ; здесь cosθ = 1cosθ = 1, так как путь параллелен полю.Таким образом, W = FdW = Fd. Поскольку F = qEF = qE, мы видим, что W = qEdW = qEd.

Подстановка этого выражения для работы в предыдущее уравнение дает

Заряд отменяется, поэтому получаем для напряжения между точками A и B

VAB = EdE = VABd} (только uniformE-field) VAB = EdE = VABd} (только uniformE-field)

, где d — это расстояние от A до B , или расстояние между пластинами на рисунке 7. 14. Обратите внимание, что это уравнение подразумевает, что единицы измерения электрического поля — вольт на метр.Мы уже знаем, что единицы измерения электрического поля — ньютоны на кулон; таким образом, справедливо следующее соотношение между единицами:

Кроме того, мы можем расширить это до интегральной формы. Подставляя уравнение 7.5 в наше определение разности потенциалов между точками A и B , получаем

VBA = VB − VA = −RBE → · dl → + ∫RAE → · dl → VBA = VB − VA = −∫RBE → · dl → + ∫RAE → · dl →

, что упрощается до

VB − VA = −ABE → · dl → .VB − VA = −ABE → · dl →.

В качестве демонстрации из этого мы можем вычислить разность потенциалов между двумя точками ( A и B ), равноудаленными от точечного заряда q в начале координат, как показано на рисунке 7.= 0 и, следовательно,

Этот результат, заключающийся в отсутствии разницы в потенциале вдоль постоянного радиуса от точечного заряда, пригодится при отображении потенциалов.

Пример 7,7

Какое максимально возможное напряжение между двумя пластинами?

Сухой воздух может поддерживать максимальную напряженность электрического поля около 3,0 × 106 В / м. 3,0 × 106 В / м. Выше этого значения поле создает достаточную ионизацию в воздухе, чтобы сделать воздух проводником. Это допускает разряд или искру, которые уменьшают поле.Каково же максимальное напряжение между двумя параллельными проводящими пластинами, разделенными 2,5 см сухого воздуха?

Стратегия

Нам дано максимальное электрическое поле E между пластинами и расстояние d между ними. Мы можем использовать уравнение VAB = EdVAB = Ed для вычисления максимального напряжения.

Решение

Разность потенциалов или напряжение между пластинами составляет

Ввод данных значений для E и d дает

VAB = (3,0 × 106 В / м) (0.025 м) = 7,5 × 104 VVAB = (3,0 × 106 В / м) (0,025 м) = 7,5 × 104 В

или

(Ответ состоит только из двух цифр, поскольку максимальная напряженность поля является приблизительной.)

Значение

Одним из следствий этого результата является то, что требуется около 75 кВ, чтобы совершить скачок искры через зазор размером 2,5 см (1 дюйм), или 150 кВ для искры 5 см. Это ограничивает напряжения, которые могут существовать между проводниками, возможно, на линии электропередачи. Меньшее напряжение может вызвать искру, если на поверхности есть шипы, поскольку острые точки имеют большую напряженность поля, чем гладкие поверхности.Влажный воздух разрушается при более низкой напряженности поля, а это означает, что меньшее напряжение заставит искру проскочить через влажный воздух. Наибольшие напряжения могут создаваться статическим электричеством в засушливые дни (рис. 7.16).

Фигура 7,16 Искровая камера используется для отслеживания пути частиц высоких энергий. Ионизация, создаваемая частицами при прохождении через газ между пластинами, позволяет искре прыгнуть. Искры расположены перпендикулярно пластинам, следуя силовым линиям электрического поля между ними.Разность потенциалов между соседними пластинами недостаточно высока, чтобы вызвать искры без ионизации, создаваемой частицами из экспериментов на ускорителях (или космическими лучами). Эта форма детектора сейчас устарела и больше не используется, кроме как в демонстрационных целях. (кредит b: модификация работы Джека Коллинза)

Пример 7,8

Поле и сила внутри электронной пушки

Электронная пушка (рис. 7.13) имеет параллельные пластины, разделенные расстоянием 4,00 см, и дает 25 электронов.0 кэВ энергии. а) Какова напряженность электрического поля между пластинами? (b) Какую силу это поле окажет на кусок пластика с зарядом 0,500 мкКл0,500 мкКл, который проходит между пластинами?

Стратегия

Поскольку напряжение и расстояние между пластинами указаны, напряженность электрического поля можно рассчитать непосредственно из выражения E = VABdE = VABd. Зная напряженность электрического поля, мы можем найти силу, действующую на заряд, используя F → = qE → .F → = qE →. Поскольку электрическое поле имеет только одно направление, мы можем записать это уравнение в терминах величин: F = qEF = qE.

Решение

Выражение для величины электрического поля между двумя однородными металлическими пластинами имеет следующий вид: Поскольку электрон является однозарядным и получает энергию 25,0 кэВ, разность потенциалов должна составлять 25,0 кВ. Вводя это значение для VABVAB и расстояния между плитами 0,0400 м, получаем E = 25,0 кВ 0,0400 м = 6,25 × 105 В / м. E = 25,0 кВ 0,0400 м = 6,25 × 105 В / м.
Величина силы, действующей на заряд в электрическом поле, получается из уравнения Подстановка известных значений дает F = (0.500 × 10–6C) (6,25 × 105 В / м) = 0,313 Н. F = (0,500 × 10–6 ° C) (6,25 × 105 В / м) = 0,313 Н.

Значение

Обратите внимание, что единицы измерения — ньютоны, так как 1V / m = 1N / C1V / m = 1N / C. Поскольку электрическое поле между пластинами однородно, сила, действующая на заряд, одинакова независимо от того, где находится заряд между пластинами.

Пример 7.9

Расчет потенциала точечного заряда

Учитывая точечный заряд q = + 2.0nCq = + 2.0nC в начале координат, вычислите разность потенциалов между точкой P1P1 на расстоянии a = 4.= 0 и, следовательно, ΔV = 0. ΔV = 0. Складывая две части вместе, получаем 300 В.

Значение

Мы продемонстрировали использование интегральной формы разности потенциалов для получения численного результата. Обратите внимание, что в этой конкретной системе мы могли бы также использовать формулу для потенциала из-за точечного заряда в двух точках и просто взять разницу.

Проверьте свое понимание 7,7

Проверьте свое понимание Из приведенных примеров, как энергия удара молнии зависит от высоты облаков над землей? Считайте систему облако-земля двумя параллельными пластинами.

Прежде чем описывать проблемы, связанные с электростатикой, мы предлагаем стратегию решения проблем, которой следует придерживаться для этой темы.

Стратегия решения проблем

Электростатика

Изучите ситуацию, чтобы определить, присутствует ли статическое электричество; это может касаться отдельных стационарных зарядов, сил между ними и создаваемых ими электрических полей.
Определите интересующую систему. Это включает в себя указание количества, местоположения и типов связанных сборов.
Определите, что именно необходимо определить в проблеме (определите неизвестные). Письменный список полезен. Определите, следует ли рассматривать кулоновскую силу напрямую — если да, может быть полезно нарисовать диаграмму свободного тела, используя силовые линии электрического поля.
Составьте список того, что дано или может быть выведено из проблемы, как указано (укажите известные). Например, важно отличать кулоновскую силу F от электрического поля E .
Решите соответствующее уравнение для количества, которое необходимо определить (неизвестное), или проведите линии поля, как требуется.
Изучите ответ, чтобы увидеть, разумен ли он: имеет ли он смысл? Правильны ли единицы и разумны ли числа?

В чем разница между электрическим полем, напряжением и током?

Я надеюсь, что вы никогда не окажетесь в ситуации, когда вам угрожает поврежденная, но находящаяся под напряжением линия электропередачи. Однако, если это когда-либо произойдет, рекомендуемая процедура безопасности — уйти крошечными, перемешанными шагами.Этот тип движения поможет вам избежать шока.

Конечно, лучший вариант — просто избежать такой опасной ситуации, но это также возможность поговорить о важной физике того, почему маленькие шаги являются лучшими. Мы поговорим о трех больших идеях: разнице электрических потенциалов (напряжении), электрическом токе и электрическом поле. Да, все они связаны, и я покажу вам, как это сделать с водой и светодиодом. Это отличная демонстрация физики, но сначала мне нужно рассмотреть самые простые вещи.

Электрический ток

Пожалуй, лучше всего начать с электрического тока. Возможно, это легче всего понять. Все начинается с электрических зарядов. Практически для каждого электрического взаимодействия в реальной жизни есть только два заряда. Эти два заряда — положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон. Хотя эти частицы имеют разные массы, они имеют прямо противоположный заряд. Обе частицы имеют заряд 1,6 x 10 9 10 59 19 9 10 60 Кулонов (единица заряда).Это значение появляется в других ситуациях, поэтому мы называем это фундаментальным зарядом и представляем его как «e» (сокращение от электронного заряда). Допустим, у вас есть длинный цилиндр из такого металла, как медь (a w). Каждый атом в этом металле имеет 29 протонов и 29 электронов, так что весь провод имеет нулевой общий заряд. Все эти атомы меди в материале взаимодействуют с соседними атомами таким образом, что позволяет одному электрону легко перемещаться от одного атома меди к другому (мы называем их свободными электронами). Когда материал делает это, мы называем его электрическим проводником.Практически все металлы — проводники.

Хорошая модель — думать об этом металлическом проводе как о связке положительных зарядов (протонов), которые застряли на месте, вместе с равным количеством отрицательных зарядов (электронов), которые могут двигаться. Но все равно общий провод нейтральный. Теперь представьте, что все эти свободные электроны движутся в одном направлении — это электрический ток. Это поток электрических зарядов.

Иллюстрация: Rhett Allain

Quantity of Electricity Chemistry Tutorial

Quantity of Electricity Chemistry Tutorial Больше бесплатных руководств Стать членом Члены Вход & тире; в Связаться с нами

Хотите игры по химии, упражнения, тесты и многое другое?

Вам необходимо стать участником AUS-e-TUTE!

Ключевые понятия

Гальванический элемент (гальванический элемент) производит поток электронов.
Этот поток электронов называется электрическим током.
Ток обозначен символом I и измеряется в единицах ампер (амперы, А).
Количество заряда, проходящего через точку в электрической цепи, зависит от электрического тока и времени, в течение которого ток может течь.
Количество заряда обозначается символом Q и измеряется в кулонах (Кл).
Количество заряда (или электричества), содержащегося в токе, протекающем в течение определенного времени, можно вычислить:
Q = I × т
Q = количество заряда (электричества) в кулонах (Кл)
I = ток в амперах (амперы, A)
t = время (секунды)
Это уравнение можно преобразовать для вычисления электрического тока с учетом количества заряда (электричества) и времени:
I = Q ÷ t
Это уравнение можно переформулировать, чтобы вычислить время, затраченное на количество заряда (электричества) и электрического тока:
t = Q ÷ I
Это уравнение можно использовать для определения количества заряда, электрического тока или продолжительности времени, необходимого для проведения эксперимента по электролизу, например:
(i) для гальваники
Промышленный пример: электролитическое рафинирование меди
(ii) электролиз расплавленных солей для извлечения металла
Промышленный пример: извлечение алюминия из бокситов
Промышленный пример: извлечение натрия из расплавленного хлорида содуима
(iii) электролиз водных растворов для извлечения элемента:
Промышленный пример: получение меди электролитическим способом

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Рабочий пример: расчет количества заряда

Вопрос: Рассчитайте количество заряда (электричества) Q, полученное при прохождении тока силой 25 ампер в течение 1 минуты.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

Что вас просят сделать?
Рассчитать количество заряда
Q =? C
Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?
Извлеките данные из вопроса:
I = ток = 25 А
t = время = 1 минута
Преобразуйте время в минутах во время в секундах, умножив на 60
t = 1 ~~мин~~ × 60 сек / ~~мин~~ = 60 секунд
Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?
Напишите уравнение: Q = I × t
Подставьте значения в уравнение и решите относительно Q:
Q = 25 × 60
= 1500 С
Правдоподобен ли ваш ответ?
Работа в обратном направлении: используйте рассчитанное вами значение Q и ток, указанный в вопросе, для расчета времени, затем сравните его со временем, указанным в вопросе:
Q = 1500 С
I = 25 А
t = Q ÷ I = 1500 ÷ 25 = 60 секунд
60 секунд = 1 минута
Поскольку рассчитанное здесь время совпадает с указанным в вопросе, мы достаточно уверены, что наш ответ для Q правильный.
Укажите свое решение задачи «рассчитать количество заряда»:
Q = 1500 C

Рабочий пример: расчет тока

Вопрос: Рассчитайте ток, необходимый для обеспечения 30 000 кулонов заряда (электричества) за 5 минут.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

Что вас просят сделать?
Рассчитать текущее
I =? А
Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?
Извлеките данные из вопроса:
Q = 30 000 ° C
t = 5 минут
Преобразуйте время в минутах во время в секундах, умножив на 60
t = 5 ~~мин~~ × 60 сек / ~~мин~~ = 300 секунд
Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?
Напишите уравнение: I = Q ÷ t
Подставьте значения и решите для I:
I = Q ÷ t
= 30 000 ÷ 300
= 100 ампер
Правдоподобен ли ваш ответ?
Работа в обратном направлении: используйте значение тока, вычисленное выше, и количество заряда (электричества), указанное в вопросе, чтобы рассчитать затраченное время, и сравните его со временем, указанным в вопросе:
I = 100 А
Q = 30 000 ° C
t = Q ÷ I = 30,000 ÷ 100 = 300 секунд
Преобразуйте время в секундах во время в минутах, разделив на 60
t = 300 ~~сек~~ ÷ 60 ~~сек~~ / мин = 5 минут
Поскольку рассчитанное здесь время совпадает с указанным в вопросе, мы уверены, что наше рассчитанное значение для тока верное.
Изложите свое решение задачи «рассчитать ток»:
I = 100 А

Рабочий пример: расчет времени

Вопрос: Подсчитайте время в минутах, необходимое для получения 12 000 C заряда (электричества), используя ток 10 ампер.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

Что вас просят сделать?
Рассчитать время в минутах
т =? минут
Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?
Извлеките данные из вопроса:
Q = 12000 ° C
I = 10 А
Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?
Напишите уравнение: t = Q ÷ I
Подставьте значения и решите для t:
т = Q ÷ I
= 12 000 ÷ 10
= 1200 секунд
Преобразуйте время в секундах во время в минутах, разделив на 60
t = 1,200 ~~сек~~ ÷ 60 ~~сек~~ / мин
= 20 минут
Правдоподобен ли ваш ответ?
Работа в обратном направлении: используйте рассчитанное вами значение времени и тока, указанные в вопросе, чтобы вычислить количество заряда, и сравните это значение со значением, указанным в вопросе:
t = 20 минут = 20 × 60 = 1200 секунд
I = 10 А
Q = I × t = 10 × 1200 = 12000 C
Поскольку вычисленное здесь значение Q согласуется со значением, указанным в вопросе, мы уверены, что наше вычисленное значение для времени является правильным.
Укажите свое решение задачи «рассчитать время в минутах»:
t = 20 минут

Предупреждение!

Некоторое содержимое на этой странице не может быть отображено.

Пожалуйста, включите JavaScript и всплывающие окна для просмотра всего содержимого страницы.

www.ausetute.com.au

Поток электрического заряда: уравнение и применение — стенограмма видео и урока

Кулон заряда

Уравнение для тока показывает нам, что кулон в секунду — это ампер.Что такое кулон заряда? Что касается электронов, которые представляют собой тип носителя заряда , который является заряженной частицей, примерно 6,24 x 1018 электронов равны 1 кулону заряда.

Мы можем подсчитать, сколько электронов проходит через человека, получившего болезненный ток от электрического прибора, выдавшего 0,01 А за 1 секунду. Теперь вы можете увидеть это в формуле на экране:

Расчет количества электрического заряда

Мы видим, что 0.01 кулон заряда проходит через устройство в человека за 1 секунду. Теперь мы можем подсчитать количество электронов, из которых состоит. Как мы видим, он рассчитывается как:

Это много электронов! Давайте сделаем несколько практических задач, связанных с током.

Практика с текущим

Давайте выполним несколько практических задач в следующих нескольких примерах.

Пример 1

Подсказка: тостер работает при токе ниже 9 ампер.Сколько электронов проходит через тостер за 1 секунду?

Решение: Ток в амперах определяется как кулон в секунду. Поскольку наше ограничение по времени составляет 1 секунду, через тостер проходит 9 кулонов в секунду. Теперь мы можем подсчитать количество электронов, которые проходят через тостер за 1 секунду. Мы видим это:

Пример 2

Подсказка: определенный удар молнии длится около 0,1 секунды.Если за это время перемещаются 3,4 x 1020 электронов, какой ток выдает молния?

Решение: Ток — это заряд в секунду, а у нас есть количество электронов и время. Нам нужно приравнять это количество электронов к общему заряду. Видим, что получаем:

Теперь мы можем рассчитать электрический ток молнии. Мы видим:

540 ампер! Теперь вы знаете, зачем вам нужно попасть в укрытие, когда вокруг много света!

Пример 3

Подсказка: Провод в цепи имеет ток 0.9 ампер и 1,3 x 109 электронов проходят через провод. Сколько времени нужно, чтобы такое количество электронов прошло через любую точку провода?

Решение: мы видим это, потому что (как мы знаем из нашей пирамидальной диаграммы ранее) I = Q / t , затем t = Q / I . Подставляя наши значения, получаем:

Последнее, на что следует обратить внимание, это то, что мы преобразовали количество электронов в электрический заряд в числителе.

Резюме урока

Давайте возьмем пару минут, чтобы резюмировать важную информацию о потоке электрического заряда, которую мы здесь узнали. Электрический ток — это электрический заряд, проходящий через точку за единицу времени. Электрический заряд измеряется в кулонах (Кл), а время измеряется в секундах (с). Кулон в секунду — это ампер , что является единицей измерения электрического тока. Наша формула:

Здесь:

I представляет электрический ток в ампер (ампер)
Q представляет собой электрический заряд в кулонах (Кл)
t представляет время в секундах (с)

Электроны являются носителями заряда , потому что они несут электрический заряд.Примерно 6,24 x 1018 электронов эквивалентно 1 кулону заряда. 1 кулон заряда, проходящий через точку за 1 секунду, равен 1 амперам.

Электрический ток может быть постоянным током , где поток электронов идет только в одном направлении, или может быть переменным током , где поток электронов чередуется через определенные интервалы времени.

Электрический заряд и ток — Электрические цепи — Edexcel — GCSE Combined Science Revision — Edexcel

Существует два типа тока — постоянный и переменный.В постоянном токе поток электронов последовательно идет в одном направлении по цепи, в переменном токе направление потока электронов постоянно меняется на противоположное.

Charge

Электроны — это отрицательно заряженные частицы, которые передают энергию по проводам в виде электричества.

Заряд — это свойство тела, на которое действует сила в электрическом поле. Заряд измеряется в кулонах (С).

Поскольку электроны настолько малы, что один электрон никуда не повлияет, более полезно обращаться к большим группам электронов.Один кулон заряда эквивалентен 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Ток

В замкнутой цепи, которая включает в себя источник разности потенциалов (напряжения), по цепи будет протекать ток.

Электрический ток в металле — это поток электронов.

Когда ток течет, выполняется электрическая работа и передается энергия. Количество заряда, проходящего через точку в цепи, можно рассчитать по формуле:

заряд = ток × время

\ [Q = I \ раз t \]

Это когда:

заряд ( Q ) измеряется в кулонах (C)
ток ( I ) измеряется в амперах (A)
время ( t ) измеряется в секундах (с)

Один ампер — это ток, который течет, когда кулон заряда проходит точку в цепи за одну секунду.

«Амперы» — это сокращение от «амперы», единица измерения тока (также сокращенно «А»), но символ «ток» — «I».

Пример

Ток 1,5 А (А) протекает через простую электрическую цепь.

Сколько кулонов заряда проходит через точку за 60 секунд?

\ [Q = I \ times t \]

\ [Q = 1,5 \ times 60 \]

\ [Q = 90 \\ C \]

Вопрос

Сколько заряда переместилось, если ток 13 А течет за 10 с?

Показать ответ

\ [Q = I \ times t \]

\ [Q = 13 \ times 10 \]

\ [Q = 130 \\ C \]

Вопрос

Сколько тока протекает, когда 10 C проходит по проводу за 2 с?

Показать ответ

\ [Q = I \ times t \]

\ [I = \ frac {Q} {T} \]

\ [I = \ frac {10} {2} \]

\ [I = 5 \: A \]

Измерение тока

Ток измеряется с помощью амперметра.

Разное