Презентация по физике Законы постоянного тока
Законы постоянного тока.
Обоснование:При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит. Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны учувствуют в упорядоченном движении. В это случае говорят, что в проводнике устанавливается электрический ток.
Определение :Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов и ионов. Если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникает. Полный заряд, переносимый через любое сечение проводника, будет при этом равным нулю, так как заряды разных знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.
Направление тока.Электрический ток имеет определённое направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. (Такой выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой движение электронов – отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не знали).
Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают. Во-первых, проводник, по которому течёт ток, нагревается(тепловое действие тока). Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника(химическое действие тока), например выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т.д.). В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела(магнитное действие тока). Так, магнитная стрелка вблизи проводника с током поворачивается. Магнитное действие тока в отличие от химического и теплового является основным, так как проявляется у всех без исключения проводников. Химическое действие тока наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов, а нагревание отсутствует у сверхпроводников. Действия тока.
Сила тока.Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника всё время переносится электрический заряд. Заряд, перенесённый в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока. Если через поперечное сечение проводника за время ∆t переносится заряд ∆q, то в этом случае говорят о силе тока I.
Формула:
Определение: сила тока равна отношению зарядаq(∆q), переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t(∆t), к этому интервалу времени.
Свойства силы тока:1.Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.2.Сила тока, подобно заряду, - величина скалярная.3.Она может быть как положительной, так и отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений вдоль проводника принять за положительное. Сила тока I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае, I < 0.
4.Зависит от заряда, переносимого каждой частицей-q0.5. Зависит от концентрации частиц n(числа частиц в единице объёма) в проводнике.6.Скорости направленного движения частиц v.7.Площади поперечного сечения проводника S: I=q0nvS
Единица силы тока:
Условия существования электрического тока:Наличие свободных заряженных частиц.Для поддержания упорядоченного движения частиц необходима сила, действующая на них в определенном направлении (электрическая сила F=qE).Наличие электрического поля внутри проводника.Если внутри проводника есть электрическое поле, значит между концами проводника существует разность (напряжение).
Электрическое напряжение показываеткакую работу А совершает на данном участке ток при перемещении по этому участку электрического заряда q, равного 1 Кл U – напряжение ВОЛЬТМЕТРВключают в цепь параллельноVV
Единицы напряжения:1 В – это напряжение U, при котором электрическое поле совершает работу А= 1 Дж при перемещении заряда q= 1 Кл.1 В = 1 Дж/Кл1 мВ = 0,001 В1 кВ = 1000 ВА. Вольта (ит. 1745-1827 гг)
Электрическое сопротивление.1. Сопротивление зависит от длины проводника, чем больше длина проводника тем больше его сопротивление.2. Сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения: чем меньше площадь сечения проводника, тем больше сопротивление. 3. Сопротивление проводника зависит от рода вещества (материала), из которого он изготовлен(от его удельного сопротивления).
Это выражение позволяет вычислять длину проводника, поперечное сечение и удельное сопротивление проводника:Зависимость сопротивления от геометрических размеров проводника (длины и площади поперечного сечения) и вещества, из которого он изготовлен, впервые установил Георг Ом:
Единицы сопротивления:R – сопротивление проводника(Ом)l – длина проводника(м)S – площадь поперечного сечения проводника(м2 или мм2)ρ – удельное сопротивление проводника
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotationstyle.rotationppt_yppt_yppt_y
Основные величины, характеризующие электрическую цепь.{073A0DAA-6AF3-43AB-8588-CEC1D06C72B9}НазваниеЧто характеризует?ОбозначениеЕдиницы измеренияНапряжениеСила токаСопротивлениеХарактеризует электрическое поле.UВольт[В]Характеризует сам проводник.Характеризует электрический ток в проводнике.RIАмпер[А]Ом[Ом]
Закон Ома для участка цепи.1.Зависимость силы тока от напряженияСила тока пропорциональна напряжению I~UГрафик – линейная зависимость(прямая){3C2FFA5D-87B4-456A-9821-1D502468CF0F}I248U51020I,АU,В248510200
2. Зависимость силы тока от сопротивленияСила тока обратно пропорциональна сопротивлениюГрафик – ветвь параболы(гипербола) {3C2FFA5D-87B4-456A-9821-1D502468CF0F}I321R125I,АR,Ом0321125
Закон Ома для участка цепи: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлениюI=U/R
Следствия из закона Ома для участка цепи: IURI=U/RR=U/IU=IR
Соединения проводников в электрической цепи
1. Проводники в цепи можно соединять последовательно.Элементы цепи соединяются один за другим.R1R2R32.Проводники можно соединить параллельноЭлектрическая цепь при этомразветвляется.R1R2R3
ppt_yppt_yppt_y
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotation
style.rotation
При последовательном соединении проводников:1.Сила тока в любой точке цепи неизменна:2.Напряжение равно сумме напряжений на участках цепи:3.Сопротивление равно сумме сопротивлений элементов цепи:I=I1=I2U=U1+U2R=R1+R2
При параллельном соединении проводников:1.Сила тока равна сумме сил токов в каждой ветви(участке) цепи:2.Напряжение во всех ветвях(участках)цепи одинаково:3.Сопротивление определяется по формуле:а)Частный случай: если сопротивления участков цепи одинаково:I=I1+I2U=U1=U21/R=1/R1+1/R2илиR=R1*R2 /( R1+R2) R=R1/2
Задача 1: Два последовательно соединённых проводника сопротивлением 6 и 4 Ом включены в сеть с напряжением 20 В. Определите общую силу тока в цепи, силу тока в каждом проводнике, а также напряжение на каждом из них.Дано:R1=6 Ом R2=4 Ом U=20 В ----------------I=? I1=?I2=? U1=?U2=?Решение:Из закона Ома определим силу тока в цепи: I=U/R=20В/10 Ом=2А, где сопротивление R=R1+R2 =6 Ом + 4 Ом = 10 Ом.Сила тока в последовательно соединённых проводниках одинакова, поэтому I1=I2=I=2A . Напряжение найдём из закона Ома: U1=I1*R1=2 А*6 Ом = 12 В U2=I2*R2=2 А*4 Ом = 8 ВОтвет: I=I1=I2=2 А , R=10 Ом, U1=12 В , U2=8В
ppt_wr
ppt_wr
ppt_wr
Задача 2: Дано:R1=10 ОмR2=15 Ом U=12 ВR=?I=?I1=?I2=? Два проводника сопротивлением 10 и 15 Ом соединены параллельно и подключены к сети напряжением 12 В. Определите общее сопротивление проводников, общую силу тока. А также силу тока в каждом проводнике.Решение: 1. Найдём общее сопротивление проводников: R=R1*R2 /( R1+R2)=10 Ом*15 Ом/(10 Ом+15 Ом)=6 Ом. 2. Определим общую силу тока в цепи, используя закон Ома: I=U/R=12 В/6 Ом =2 А.3. Определим силу тока в каждом проводнике по закону Ома, учитывая, что U1=U2=U: I1=U/R1=12 В/ 10 Ом =1,2 А ; I2=U/R2=12 В/ 15 Ом =0,8 А.Ответ: R=6 Ом, I =2 А, I1 =1,2 А, I2 =0,8 А.
ppt_wr
Работа и мощность электрического тока
Механическая работаSFРабота совершается в том случае, если под действием некоторой силы совершается перемещение.
+++++++++++E+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Электрический ток
Электрический ток++++++++++++++++++++++++++++++E
Работа электрического токаРабота электрического тока показывает какую работу совершает электрическое поле в отношении заряженных частицПри прохождении электрического тока по проводнику, электрическое поле заставляет заряженные частицы двигаться упорядоченно, следовательно оно совершает работу.
Работа электрического тока
Работа электрического тока
АVРабота электрического тока
Работа электрического тока
Мощность – физическая величина, характеризующая скорость(быстроту) выполнения работы.Мощность электрического тока
Мощность электрического тока
Закон Джоуля-Ленца.Нагревание проводников.
ПРОВОДНИК С ТОКОМНАГРЕВАЕТСЯВЫДЕЛЯЕТ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ – QЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА1841г1842гДжоуль Джеймс ПрескоттЛенц Эмилий Христианович
ppt_xxshearppt_x
ppt_xxshearppt_x
ppt_xxshearppt_x
ppt_xxshearppt_x
Нагревание проводника.При прохождении тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, зависит от силы тока, проходящей по проводнику, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:I-сила тока(А)R-сопротивление(Ом)t-время(с)
ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦАКоличество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени:Q = I R t2
ppt_xxshearppt_x