Электрический ток, сила тока, направление электрического тока, напряжение, условие существования тока в проводнике, электрическая цепь, условие существования тока в цепи.

Говоря об использовании эл.энергии в быту, то имеют ввиду работу электрического тока. Его проводят к потребителю по проводам, и когда случаются перебои с электричеством, то говорят, что в проводах исчез ток. Слово «ток» означает движение или течение чего-либо. Чио же может перемещаться в проводах?

Известно, что в молекулах есть электроны, движением которых объясняются различные электрические явления.

Опыт –металлич.стержнем соединяем «+» заряженный и незаряженный электроскопы. Свободные электроны стержня под действием эл.поля придут в движение по направлению к незаряженному электроскопу, он зарядится «+».

Опыт – «+» заряженная палочка и нейтральная гильза. Гильза притянется к палочке из-за перераспределения в ней зарядов. Электроны перейдут ближе к палочке, противоположный конец гильзы «+». При касании часть электронов гильзы перейдет на палочку, на гильзе останется «+».

Кроме электронов, в веществах есть ионы - более крупные частицы.

Мы знаем, что в некоторых веществах (особенно в металлах) есть электроны, которые слабо удерживаются ядром и могут свободно перемещаться.

Электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов.

Условия возникновения тока – наличие электрического поля и наличие свободных зарядов. Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все время поддерживать в нем электрическое поле. Для этого существуют источники электрического тока. Они различны, но в каждом совершается работа по разделению «+» и «-» заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника, к которым присоединяют проводники.

В источниках тока происходит превращение механической, внутренней энергии в электрическую.

Например, термоэлемент – превращает внутреннюю энергию в электрическую. Две проволоки из разного металла спаяны и место спая нагревается. В проволоках возникнет эл.ток.

Фотоэлемент – при освещении некоторых веществ наблюдается потеря отрицательного заряда.

Гальванический элемент – в результате химической реакции внутренняя энергия превращается в электрическую. Цинковый корпус (Ц), угольный стержень (У) с металлической крышкой (М). Стержень помещен в смесь оксида марганца и размельченного углерода (С). К стенкам корпуса прилегает раствор соли хлорида аммония (Р). Корпус реагирует с хлоридом аммония и становится «-» заряженным. Оксид марганца несет «+» заряд и через стержень передается металлической крышке. Между цинковым корпусом и угольным стержнем возникает эл.поле.

Аккумулятор – источник тока с возможностью многократной подзарядки. Простейший А. – две свинцовые пластины в серной кислоте. Для подзарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток. В результате химических реакций одна пластина (электрод) получает «+» заряд, другая «-». Для зарядки Аккумулятора его «+ полюс присоединяют к «+» полюсу источника, а «-» к «-». Бывают кислотные и щелочные.

Однако в любом источнике есть сторонние силы – перемещают заряды против кулоновских.

Работа эл.поля по перемещению (разделению) заряда равна разности потенциальных энергий взаимодействия заряда и поля в начале и в конце участка .

Чтобы использовать энергию тока, нужно иметь источник тока. В домах находятся приемники или потребители тока. Для доставки эл.энергии от источника к приемнику используют провода.

Электрическая цепь – источник тока, потребители (приборы, лампы), замыкающие устройства (выключатель), соединенные проводами.

Чтобы в электрической цепи был ток, она должна быть замкнутой, содержать источник и состоять из проводников.

Ток течет от «+» полюса источника к «-». При обрыве цепи на ее участках быстро накапливаются заряды, поле которых нейтрализует поле источника и ток прекращается.

Действие тока -

- магнитное - опыт –медный провод с изоляцией наматываем на железный гвоздь. Провод соединяем с источником. Замыкаем цепь, гвоздь намагничивается и притягивает к себе мелкие железные предметы. Аналогично с рамкой, которую потом помещаем между полюсами магнита. Явление взаимодействия катушки с током и магнита используют в гальванометре.

- тепловое - к полюсам источника присоединяют железную проволоку, она нагревается и провисает, может накалиться докрасна, как в лампочке

 

 

- химическое - в некоторых растворах при прохождении тока выделяются вещества. При прохождении тока через медный купорос CuSO₄ на «-» электроде осядет чистая медь.

 

За направление эл.тока принимают направление предполагаемого движения положительных зарядов или направление, противоположное движению отрицательных.

Сила тока – скалярная физическая величина, равная отношению заряда, проходящего через поперечное сечение проводника ко времени прохождения .

В основу определения единицы силы тока положено взаимодействие двух проводников с током. Опыт – два гибких прямых провода параллельны друг другу. Оба подсоединены к источнику тока. При замыкании цепи по ним течет ток и проводники притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления тока в них. Силу их взаимодействия можно измерить. Она зависит от:

- длины проводников,

- среды, в которой они находятся,

- от силы тока в них.

Если взять очень длинные и очень тонкие проводники на расстоянии 1 м, в вакууме, с одинаковой силой тока, то за единицу силы тока принимают силу тока, при которой такие проводники взаимодействующих с силой 2*10^-7 Н. Это 1 Ампер (А).

Так как сила тока то Следовательно, 1 кулон=1Ампер1секунду.

За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий сквозь поперечное сечение проводника при силе тока в 1А за время 1 с.

Электрический ток это направленное движение частиц. Это движение создается электрическим полем. Поле при этом совершает работу.

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

От чего она зависит? От силы тока, т.е. от заряда, протекающего по цепи в единицу времени (см тепловое действие тока, чем выше сила тока, тем выше температура проволоки и тем больше тепловое действие тока). Кроме того, работа тока зависит еще от одной величины, называемой напряжением.

Напряжение – физическая величина, характеризующая электрическое поле.

Опыт –цепь с маленькой лампой и аккумулятором и цепь с с большой лампой и городской сетью. Амперметры показывают одинаковую силу тока. Но лампа от городской сети дает больше тепла и света.

Вывод- при одинаковой силе тока работа тока при перемещении заряда в 1 Кл различна. Эта работа тока и определяет напряжение.

Напряжение (Вольт) – скалярная физическая величина, равная отношению работы кулоновских и сторонних сил по перемещению точечного «+» заряда по участку цепи к величине этого заряда .

За единицу напряжения принимают такое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению эл.заряда в 1 кл по этому проводнику равна 1 Дж.

 

Если в цепи нет источника, то присутствует работа только кулоновских сил. Рассчитывается как разность потенциалов на концах участка .

Зависимость силы тока от напряжения. (Вольт – амперная характеристика)

Ток – упорядоченное движение заряженных частиц в поле. Поле характеризуется напряжением.

Опыт – эл.цепь (аккумулятор, амперметр, проводник, ключ, вольтметр). Цепь замыкают и снимают показания приборов. К первому источнику добавляют второй.

Напряжение на проводника увеличится вдвое, как и сила тока в цепи. Далее – третий источник и т.д.

Опыт показывает, что во сколько раз увеличивается сила тока в проводнике, во столько же увеличивается напряжение на его концах.