Действия электрического тока (в проводнике)

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают:

1. проводник, по которому течет ток, нагревается;

2. электрический ток может изменять химический состав проводника (на электродах выделяются вещества, входящие в состав электролита)

3. ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитным.

 

Количественная характеристика электрического тока

 

 

Сила тока - это отношение заряда q, перенесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени t к этому интервалу.

 

Постоянный ток – электрический ток, у которого сила тока со временем не меняется.

 

 

Сила тока зависит от заряда частицы, концентрации частиц, скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.

 

 

где S - площадь поперечного сечения проводника, q_o – электрический заряд частицы,

n - концентрация частиц, v - скорость упорядоченного движения электронов.

Единица измерения силы тока:

 

 

Условия, необходимые для существования электрического тока

1) Наличие свободных электрически заряженных частиц;

2) Наличие внутри проводника эл.поля действующего с силой на заряженные частицы для их упорядоченного движения (свободные электроны по инерции, без действия силы, перемещаться не могут из-за тормозящего воздействия на них кристаллической решетки).

Если в проводнике существует эл. поле, то между концами проводника есть разность потенциалов.

Если разность потенциалов постоянна во времени, в проводнике течет постоянный ток.

 

Закон Ома для участка цепи

Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

 

 

где U - напряжение на концах участка цепи, R - сопротивление участка цепи. (сам проводник тоже можно считать участком цепи).

Для каждого проводника существует своя определенная вольт-амперная характеристика.

 

 

Сопротивление

 

- основная электрическая характеристика проводника.

- по закону Ома эта величина постоянна для данного проводника.

 

 

1 Ом - это сопротивление проводника с разностью потенциалов на его концах

в 1 В и силой тока в нем 1 А.

Сопротивление зависит только от свойств проводника:

 

 

где S - площадь поперечного сечения проводника, l - длина проводника,

р_о - удельное сопротивление, характеризующее свойства вещества проводника.

 

 

Электрические цепи

 

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лапе, радиоприемнику и т.д., т.е. электрическая цепь состоит из: 1) источника,

2) потребителя электрического тока,

3) проводов, выключателя.

 

Последовательное соединение проводников

 

 

I - сила тока в цепи

U - напряжение на концах участка цепи

R - полное сопротивление участка цепи

Параллельное соединение проводников

 

 

 

I - сила тока в неразветвленном участке цепи

U - напряжение на концах участка цепи

R - полное сопротивление участка цепи

 

Вспомни, как подключаются измерительные приборы:

Амперметр - включается последовательно с проводником, в котором измеряется сила тока.

 

 

Вольтметр - подключается параллельно проводнику, на котором измеряется напряжение.

книги по физике

 

 

 

Задачи

 

1. Сила тока в цепи, содержащий реостат, составляет 5 А, напряжение между клеммами реостата 15 В. Каково сопротивление той части реостата, в которой существует ток?

Дано:

I = 5 А

U = 15 В

Найти: R -?

Решение:

Согласно закону Ома I = U/ R Отсюда находим сопротивление: R = U/ I = 15/5 = 3 Ом

 

2. Найдите сопротивление стальной проволоки длиной 200 м и сечение 0,6 мм^2.

 

L ₌ 300 м

S ₌ 0,6 мм² = 6·10^-7 м²

ρ_сталь= 2*10^-7 Ом·м

 

R= ρ·

 

 

R= 2·10^-7 ·300/6·10^-7 = 100 Ом

 

Найти R -?

 

3. Каково будет сопротивление медной проволоки длиной 1 м и поперечным сечением в 1 мм²

L ₌ 1 м

S ₌ 1 мм² = 1·10^-6 м²

Ρ_меди= 1,7*10^-4 Ом·м

 

R= ρ·

 

 

R= 1,7·10^-4 ·1/1·10^-4 = 1,7 Ом

 

Найти R -?

 

4. Определите полное сопротивление участка цепи при последовательном и параллельном соединении проводников, если известно, что сопротивление каждого составляет по 5 Ом.

Решение:

1) R = R₁+R₂ = 5 + 5 = 10 Ом

2) 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ Отсюда находим общее сопротивление цепи: R = R_1· R₂/ R₁+R₂ =

5·5/5+5 = 2,5 Ом