Меню

Электрический ток сила тока видеоурок 10 класс



Электрический ток. Сила тока

Урок 69. Физика 10 класс

Доступ к видеоуроку ограничен

Конспект урока «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 мм 2 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.

Источник

Электрический ток сила тока видеоурок 10 класс

1. Что такое механика . смотреть
2. Движение точки тела. Способы описания движения . смотреть
3. Уравнение равномерного прямолинейного движения . смотреть
4. Мгновенная скорость. Сложение скоростей . смотреть
5. Ускорение. Движение с постоянным ускорением. Единица ускорения . смотреть
6. Уравнение движения с постоянным ускорением . смотреть
7. Равномерное движение точки по окружности . смотреть

Динамика

8. Исаак Ньютон . смотреть
9. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета . смотреть
10. Взаимодействие тел. Второй закон Ньютона . смотреть
11. Третий закон Ньютона. Понятие о системе единиц . смотреть

12. Силы в природе. Закон всемирного тяготения . смотреть
13. Первая космическая скорость. Сила тяжести и вес. Невесомость . смотреть
14. Деформация и силы упругости. Закон Гука . смотреть
15. Силы трения между соприкасающимися поверхностями твердых тел . смотреть

Законы сохранения в механике

16. Другая формулировка второго закона Ньютона . смотреть
17. Закон сохранения импульса. Реактивное движение . смотреть

18. Работа силы. Мощность . смотреть
19. Энергия. Кинетическая энергия и её изменение . смотреть
20. Работа силы тяжести. Работа силы упругости. Потенциальная энергия . смотреть
21. Закон сохранения энергии в механике . смотреть

Статика

22. Равновесие тел. Первое условие равновесия твердого тела . смотреть
23. Момент силы. Второе условие равновесия твёрдого тела . смотреть

Молекулярная физика. Тепловые явления

24. Основные положения молекулярно-кинетической теории . смотреть
25. Масса молекул. Количество вещества . смотреть
26. Броуновское движение. Силы взаимодействия молекул . смотреть
27. Строение газообразных, жидких и твердых тел . смотреть
28. Идеальный газ в молекулярно-кинетической теории . смотреть
29. Решение задач на основное уравнение МКТ идеального газа . смотреть
30. Температура и тепловое равновесие. Определение температуры . смотреть
31. Абсолютная температура . смотреть
32. Измерение скоростей молекул газа . смотреть
33. Уравнение состояния идеального газа . смотреть
34. Газовые законы. Изопроцессы . смотреть
35. Насыщенный пар. Зависимость давления пара от температуры . смотреть
36. Влажность воздуха и её измерение . смотреть
37. Строение и свойства кристаллических и аморфных тел . смотреть
38. Внутренняя энергия . смотреть
39. Работа в термодинамике . смотреть
40. Количество теплоты . смотреть
41. Первый закон термодинамики . смотреть
42. Необратимость процессов в природе . смотреть
43. Принципы действия тепловых двигателей. КПД. КПД тепловых двигателей . смотреть

Читайте также:  В проводнике за время 10с при равномерном возрастании тока от 1 до 2 а

Основы электродинамики

44. Электрический заряд и элементарные частицы . смотреть
45. Электрическое поле. Принцип суперпозиции полей . смотреть
46. Силовые линии электрического поля . смотреть
47. Проводники в электростатическом поле . смотреть
48. Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков . смотреть
49. Потенциальная энергия заряженного тела в электростатическом поле . смотреть
50. Потенциал электростатического поля, разность потенциалов . смотреть
51. Связь между напряженностью электростатического поля и напряжением . смотреть
52. Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсаторы . смотреть
53. Электрический ток. Закон Ома для участка цепи . смотреть
54. Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединение . смотреть
55. Работа и мощность постоянного тока . смотреть
56. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи . смотреть
57. Электрическая проводимость различных веществ . смотреть
58. Электрический ток через контакт полупроводников р и n типов . смотреть
59. Полупроводниковый диод. Транзистор . смотреть
60. Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза . смотреть
61. Электрический ток в газах . смотреть

Источник

Электрический ток сила тока видеоурок 10 класс

На этой странице представлены несколько качественных вариантов видеоуроков по физике для 10 класса.

ВИДЕОУРОКИ ФИЗИКА 10 класс — Interneturok.ru

1. Механическое движение Кинематика — смотреть
2. Система материальных точек. Центр масс. Закон движения центра масс — смотреть
3. Равномерное движение тела по окружности — смотреть
4. Принцип относительности Галилея — смотреть
5. Вводный урок по теме: «Законы механики Ньютона» — смотреть
6. Закон всемироного тяготения — смотреть
7. Решение задач по динамике. Движение связанных тел — смотреть
8. Механическая работа. Мощность — смотреть
9. Влажность. Измерение влажности — смотреть
10. Второй закон термодинамики. Необратимость тепловых процессов — смотреть
11. Электрический заряд. Закон сохранения заряда — смотреть

12. Потенциал электрического поля Разность потенциалов — смотреть
13. Электрическое поле, Напряженность, Линии напряженности, проводники в электрическом поле — смотреть
14. Закон Кулона — смотреть
15. Решение задач по теме Закон Кулона, Напряженность электрического поля — смотреть
16. Условия для существования электрического тока — смотреть
17. Эл ток в жидкостях — смотреть

Видеоуроки по физике для 10 класса — в помощь «застрявшим в пути»

1. Кинематика. Основные понятия — смотреть
2. Прямолинейное движение — смотреть
3. Равнопеременное движение — смотреть
4. Уравнение равнопеременного движения — смотреть
5. Свободное падение — смотреть
6. Кинематика криволинейного движения — смотреть

7. Первый закон Ньютона. Динамика — смотреть
8. Второй закон Ньютона — смотреть
9. Третий закон Ньотона — смотреть
10. Гравитационные силы — смотреть
11. Силы упругости — смотреть
12. Силы трения — смотреть

13. Механическая работа — смотреть
14. Кинетическая энергия — смотреть
15. Потенциальная энергия. Работа силы тяжести — смотреть
16. Потенциальная энергия. Работа силы упругости — смотреть
17. Закон сохранения энергии и превращения механической энергии — смотреть
18. Импульская форма II закон Ньотона — смотреть
19. Закон сохранения импульса — смотреть

20. Основные положения молекулярно-кинетической теории — смотреть
21. Основное уравнение молекулярной теории идеального газа — смотреть
22. Абсолютная температура — смотреть
23. Уравнение состояния идельного газа — смотреть
24. Газовые законы — смотреть

25. Внутренняя энергия. Термодинамика — смотреть
26. Работа в термодинамике — смотреть
27. Количество теплоты — смотреть
28. Первый закон термодинамики — смотреть
29. Применение I закона термодинамики к изопроцессам — смотреть

30. Электростатика. Основные понятия — смотреть
31. Закон Кулона — смотреть
32. Электрическое поле — смотреть
33. Линии напряженности поля — смотреть
34. Потенциал электростатического поля — смотреть
35. Связь между напряженностью и разностью потенциалов — смотреть
36. Конденсаторы — смотреть

37. Постоянный электрический ток. Основные понятия — смотреть
38. Электродвижущая сила — смотреть
39. Электрическое сопротивление — смотреть
40. Закон Ома — смотреть
41. Соединение проводников — смотреть
42. Работа и мощность тока — смотреть

ВИДЕОУРОКИ ФИЗИКА — 10 класс (по учебнику Перышкина). Авт. В.Романов-Youtube

1. Равномерное прямолинейное движение (кинематика) — смотреть
2. — Равномерное движение. Решение задач (кинематика) — смотреть
3. Сложение скоростей (кинематика) — смотреть
4. Равноускоренное движение (кинематика) — смотреть
5. Свободное падение тел (кинематика) — смотреть
6. Центростремительное ускорение (кинематика) — смотреть
7. Угловая скорость (кинематика) — смотреть
8. Законы Ньютона (динамика) часть1 — смотреть
9. Законы Ньютона (динамика) часть2 — смотреть
10. Закон Гука (динамика) — смотреть
11. Сила трения (динамика) — смотреть
12. Импульс силы (динамика) — смотреть
13. Работа силы (механика) — смотреть
14. Потенциальная и кинетическая энергия (механика) — смотреть
15. Равновесие тел (статика) — смотреть
16. Количество вещества — смотреть
17. Давление идеального газа (термодинамика) — смотреть
18. Абсолютная температура — смотреть
19. Уравнение состояния идеального газа (термодинамика) — смотреть
20. Газовые законы (термодинамика) — смотреть
21. Работа в термодинамике — смотреть

ВИДЕОУРОКИ ПО ШКОЛЬНОЙ ФИЗИКЕ — 7-11 класс — Videouroki.net

1. Физические величиы. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений — смотреть
2. Плотность вещества — смотреть
3. Вес тела и невесомость — смотреть
4. Силы упругости. Закон Гука — смотреть
5. Способы описания движения. Система отсчёта — смотреть
6. Механическое движение. Система отсчета. Траектория, путь и перемещение — смотреть
7. Равноускоренное прямолинейное движение — смотреть
8. Скорость при равномерном прямолинейном движении — смотреть
9. Скорость при прямолинейном равноускоренном движении тела — смотреть
10. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение — смотреть
11. Перемещение тела при равноускоренном движении — смотреть
12. Графики зависимости кинематических величин от времени при равномерном и равноускоренном движении — смотреть
13. Лабораторная работа. Исследование равноускоренного движения без начальной скорости — смотреть
14. Движение тела под действием силы тяжести — смотреть
15. Свободное падение тел — смотреть
16. Равномерное движение материальной точки по окружности — смотреть
17. Решение задач по теме Основы кинематики — смотреть
18. Движение планет и искусственных спутников — смотреть
19. Относительность механического движения — смотреть
20. Закон Всемирного тяготения — смотреть
21. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета — смотреть
22. Второй закон Ньютона — смотреть
23. Третий закон Ньютона — смотреть
24. Импульс тела. Закон сохранения импульса тела — смотреть
25. Давление. Способы уменьшения и увеличения давления — смотреть
26. Плавание тел — смотреть
27. Блоки. «Золотое правило механики» — смотреть
28. Конвекция — смотреть
29. Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода электрических зарядов — смотреть
30. Объяснение электрических явлений — смотреть
31. Закон Ома для участка цепи — смотреть
32. Соединения конденсаторов и конденсаторные батареи. Разбор задачи — смотреть
33. Магнитное поле и его свойства — смотреть
34. Магнитное поле. Графическое изображение магнитного поля — смотреть
35. Магнитное полею Однородное и неоднородное магнитное поле — смотреть
36. Направление тока и линий его магнитного поля. Правило буравчика — смотреть
37. Индукция магнитного поля. Магнитный поток — смотреть
38. Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея — смотреть
39. Направление индукционного тока. Правило Ленца Явление самоиндукции — смотреть
40. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние — смотреть
41. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн — смотреть
42. Влияние электромагнитных излучений на живые организмы — смотреть
42. Свободные и вынужденные колебания — смотреть
43. Математический и пружинный маятники — смотреть
44. Отражение света. Закон отражения света — смотреть
45. Масса молекул. Количество вещества — смотреть
46. Основные формулы и рекомендации по решению задач на основы термодинамики — смотреть
47. История развития радио — смотреть
48. Радиолокация. Понятие о телевидении. Развитие средств связи — смотреть
49. Строение атомного ядра. Ядерные силы — смотреть
50. Радиоактивность. Модели атомов — смотреть

ВИДЕОУРОКИ ФИЗИКА 7-11 класс — EduLibNet-Youtube

1. Кинематика. Механическое движение. Материальная точка — смотреть
2. Положение тел в пространстве, система отсчета — смотреть
3. Прямолинейное равномерное движение — смотреть
4. Прямолинейное неравномерное движение. Средняя скорость — смотреть
5. Ускорение. Равноускоренное движение. Механика — смотреть
6. Равномерное движение по окружности. Механика — смотреть
7. Свободное падение тел. Ускорение свободного падения — смотреть
8. Движение тела брошенного под углом к горизонту — смотреть
9. Криволинейное движение — смотреть
10. Относительность механического движения — смотреть
11. Взаимодействие тел. Инертность тел. Масса — смотреть
12. Основы динамики. Первый закон Ньютона — смотреть
13. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея — смотреть
14. Второй закон Ньютона — смотреть
15. Третий закон Ньютона — смотреть
16. Сила. Силы в механике — смотреть
17. Сила упругости — смотреть
18. Закон Гука. Модуль Юнга — смотреть
19. Силы трения — смотреть
20. Закон всемирного тяготения — смотреть
21. Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость — смотреть
22. Вес тела. Невесомость — смотреть
23. Импульс. Закон сохранения импульса — смотреть
24. Механическая работа. Мощность — смотреть
25. Кинетическая и потенциальная энергии — смотреть
26. Закон сохранения механической энергии — смотреть
27. Сложение сил. Правило моментов — смотреть
28. Центр тяжести. Устойчивость — смотреть
29. Давление. Закон Паскаля — смотреть
30. Гидравлический пресс — смотреть
31. Атмосферное давление. Опыт Торричелли — смотреть
32. Сила Архимеда — смотреть
33. Молекулярная физика. Введение — смотреть
34. Основные положения молекулярно кинетической теории газа — смотреть
35. Основное уравнение молекулярно кинетической теории — смотреть
36. Размер молекул. Масса молекул. Постоянная Авогадро — смотреть
37. Количество теплоты. Удельная теплоемкость — смотреть
38. Температура. Энергия теплового движения молекул — смотреть
39. Уравнение состояния идеального газа — смотреть
40. Силы взаимодействия молекул. Идеальный газ — смотреть
41. Взаимные превращения жидкостей и газов — смотреть
42. Молекулярная физика. Кипение — смотреть
43. Внутренняя энергия — смотреть
44. Работа в термодинамике — смотреть
45. Первый закон термодинамики — смотреть
46. Молекулярная физика. Изопроцессы — смотреть
47. Коэффициент полезного действия. Принцип Карно — смотреть
48. Поверхностное натяжение жидкостей — смотреть
49. Относительная влажность воздуха — смотреть
50. Электростатика. Электричество. Введение — смотреть
51. Проводники и диэлектрики — смотреть
52. Основной закон электростатики. Закон Кулона — смотреть
53. Электрическое поле. Напряженность электрического поля — смотреть
54. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов — смотреть
55. Электроемкость — смотреть
56. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов — смотреть
57. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле — смотреть
58. Напряженность электростатического поля шара, плоскости — смотреть
59. Конденсаторы. Электроемкость плоского конденсатора — смотреть
60. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля — смотреть
61. Электрический ток. Сила тока — смотреть
62. Электродвижущая сила — смотреть
63. Измерение силы тока и напряжения — смотреть
64. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — смотреть
65. Удельное сопротивление. Сверхпроводимость — смотреть
66. Последовательное и параллельное соединение проводников — смотреть
67. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца — смотреть
68. Закон Ома для полной цепи — смотреть
69. Электрический ток в металлах. Электронная проводимость — смотреть
70. Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза — смотреть
71. Электрический ток в газах — смотреть
72. Электрический ток в вакууме — смотреть
73. Электроннолучевая трубка — смотреть
74. Электрический ток в полупроводниках — смотреть
75. Собственная и примесная проводимость полупроводников — смотреть
76. p-n переход и его свойства — смотреть
77. Полупроводниковые приборы — смотреть
78. Магнетизм. Взаимодействие токов. Магнитное поле — смотреть
79. Магнитный поток — смотреть
80. Закон Ампера — смотреть
81. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца — смотреть
82. Электромагнитная индукция — смотреть
83. Явление самоиндукции. Индуктивность — смотреть
84. ЭДС индукции в движущихся проводниках — смотреть
85. Магнитные свойства вещества. Гипотеза Ампера — смотреть
86. Генерирование электрической энергии — смотреть
87. Передача электрической энергии. Трансформаторы — смотреть
88. Механические колебания. Понятие о колебательном движении — смотреть
89. Колебания и волны. Гармонические колебания — смотреть
90. Период и частота механических колебаний — смотреть
91. Превращение энергии при гармонических колебаниях — смотреть
92. Колебания и волны. Затухающие колебания — смотреть
93. Колебания и волны. Вынужденные колебания. Резонанс — смотреть
94. Продольные и поперечные волны. Звуковые волны — смотреть
95. Свободные электромагнитные колебания. Превращение энергии — смотреть
96. Вынужденные колебания в электрических цепях. Резонанс — смотреть
97. Электромагнитное поле. Открытый колебательный контур Опыты Герца — смотреть
98. Электромагнитные колебания. Шкала электромагнитных волн — смотреть
99. Оптика. Закон прямолинейного распространения света — смотреть
100. Полное внутреннее отражение — смотреть
101. Тонкие линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы — смотреть
102. Построение изображения точки получаемого с помощью линзы — смотреть
103. Оптические приборы — смотреть
104. Волновые свойства света. Поляризация света — смотреть
105. Скорость света в однородной среде. Дисперсия света — смотреть
106. Интерференция света — смотреть
107. Дифракция света — смотреть
108. Корпускулярные свойства света. Постоянная Планка — смотреть
109. Давление света — смотреть
110. Постулаты Эйнштейна. Связь между массой и энергией — смотреть
111. Атомная физика. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома — смотреть
112. Квантовые постулаты Бора — смотреть
113. Непрерывный и линейчатый спектры — смотреть
114. Методы регистрации элементарных частиц — смотреть
115. Состав атомного ядра. Изотопы — смотреть
116. Энергия связи атомных ядер — смотреть
117. Понятие о ядерных реакциях — смотреть
118. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений — смотреть
119. Цепные ядерные реакции — смотреть
120. Термоядерная реакция — смотреть

Читайте также:  Схемы ограничения тока резистор

Источник

« Электрический ток в различных средах. Электронная проводимость металлов ». план-конспект урока по физике (10 класс)

Электрический ток в жидкостях

Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией

, а сам раствор
электролитом
, способным проводить ток.

В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.

Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит

Электрохимический эквивалент вещества — табличная величина.

Второй закон Фарадея:

Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.

Характеристики

Исторически принято, что »’направление тока»’ совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц.

Дрейфовая скорость электронов

Дрейфовая скорость направленного движения частиц в проводниках, вызванного внешним полем, зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. За 1 секунду электроны в проводнике перемещаются за счёт упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света (скорости распространения фронта электромагнитной волны). То есть то место, где электроны изменяют скорость своего движения после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространения электромагнитных колебаний.

Сила и плотность тока

Электрический ток
Электрический ток имеет количественные характеристики: скалярную — силу тока, и векторную — плотность тока.

Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда

, прошедшего за некоторое время

через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

Сила тока в СИ измеряется в амперах (международное и русское обозначение: A).

По закону Ома сила тока

на участке цепи прямо пропорциональна электрическому напряжению

, приложенному к этому участку цепи, и обратно пропорциональна его сопротивлению

Если на участке цепи электрический ток не постоянный, то напряжение и сила тока постоянно изменяется, при этом у обычного переменного тока средние значения напряжения и силы тока равны нулю. Однако средняя мощность выделяемого при этом тепла нулю не равна.

Поэтому применяют следующие понятия:

  • мгновенные напряжение и сила тока, то есть действующие в данный момент времени.
  • амплитудные напряжение и сила тока, то есть максимальные абсолютные значения
  • эффективные (действующие) напряжение и сила тока определяются тепловым действием тока, то есть имеют те же значения, которые они имеют у постоянного тока с таким же тепловым эффектом.

Плотность тока — вектор, абсолютная величина которого равна отношению силы тока, протекающего через некоторое сечение проводника, перпендикулярное направлению тока, к площади этого сечения, а направление вектора совпадает с направлением движения положительных зарядов, образующих ток.

Согласно закону Ома в дифференциальной форме плотность тока в среде

пропорциональна напряжённости электрического поля

и проводимости среды

Мощность

При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Электрическое сопротивление любого проводника состоит из двух составляющих:

  • активное сопротивление — сопротивление теплообразованию;
  • реактивное сопротивление — сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно).

Как правило, большая часть работы электрического тока выделяется в виде тепла. Мощностью тепловых потерь называется величина, равная количеству выделившегося тепла в единицу времени. Согласно закону Джоуля — Ленца мощность тепловых потерь в проводнике пропорциональна силе протекающего тока и приложенному напряжению:

Мощность измеряется в ваттах.

В сплошной среде объёмная мощность потерь

определяется скалярным произведением вектора плотности тока

и вектора напряжённости электрического поля

Объёмная мощность измеряется в ваттах на кубический метр.

Сопротивление излучению вызвано образованием электромагнитных волн вокруг проводника. Это сопротивление находится в сложной зависимости от формы и размеров проводника, от длины излучаемой волны. Для одиночного прямолинейного проводника, в котором везде ток одного направления и силы, и длина которых L значительно меньше длины излучаемой им электромагнитной волны

, зависимость сопротивления от длины волны и проводника относительно проста:

Наиболее применяемому электрическому току со стандартной частотой 50 »Гц» соответствует волна длиной около 6 тысяч километров, именно поэтому мощность излучения обычно пренебрежительно мала по сравнению с мощностью тепловых потерь. Однако, с увеличением частоты тока длина излучаемой волны уменьшается, соответственно возрастает мощность излучения. Проводник, способный излучать заметную энергию, называется антенной.

Частота

Понятие частоты относится к переменному току, периодически изменяющему силу и/или направление. Сюда же относится наиболее часто применяемый ток, изменяющийся по синусоидальному закону.

Период переменного тока — наименьший промежуток времени (выраженный в секундах), через который изменения силы тока (и напряжения) повторяются. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц (Гц) соответствует одному периоду в секунду.

Ток смещения

Иногда для удобства вводят понятие тока смещения. В уравнениях Максвелла ток смещения присутствует на равных правах с током, вызванным движением зарядов. Интенсивность магнитного поля зависит от полного электрического тока, равного сумме тока проводимости и тока смещения. По определению, плотность тока смещения

Читайте также:  Частота вращения магнитного поля зависит от частоты тока в сети

— векторная величина, пропорциональная скорости изменения электрического поля

Дело в том, что при изменении электрического поля, также как и при протекании тока, происходит генерация магнитного поля, что делает эти два процесса похожими друг на друга. Кроме того, изменение электрического поля обычно сопровождается переносом энергии. Например, при зарядке и разрядке конденсатора, несмотря на то, что между его обкладками не происходит движения заряженных частиц, говорят о протекании через него тока смещения, переносящего некоторую энергию и своеобразным образом замыкающего электрическую цепь. Ток смещения

в конденсаторе определяется по формуле:

— заряд на обкладках конденсатора,

— электрическое напряжение в между обкладками,

— электрическая ёмкость конденсатора.

Ток смещения не является электрическим током, поскольку не связан с перемещением электрического заряда.

Электрический ток в металлах

При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.

Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления — табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.

Явление сверхпроводимости.

При температурах близких к абсолютному нулю (-2730C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость — микроскопический квантовый эффект.

Металлы, как проводники электрического тока

При прохождении электрического тока в металлах, существенных изменений не наблюдается, за исключением обязательного нагрева. Металлы отличаются высокой концентрацией электронов, влияющих на уровень проводимости. Происходит их постоянное движение с высокой скоростью.

В узлах кристаллических решеток металлов располагаются положительные ионы, производящие тепловые колебания. В промежутках между ними происходит движение свободных электронов, которым придается ускорение с помощью электрического поля.

Электрический ток в газах

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы

. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом

В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд

. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».


Между электродами сварочного аппарата возникает
дуговой разряд
.


Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.
Искровой разряд
наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!


Для
коронного разряда
характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

При каких условиях возникает электрический ток и что такое сила тока простыми словами

Сразу обращаю внимание: определение электрического тока не относится к статическим, замершим явлениям. Оно напрямую связано с движением,динамическим состоянием.

Его создают не нейтральные, а активные частицы положительного или отрицательного электрического заряда.

И перемещаться они должны не хаотически, как жители мегаполиса во время часа пик, а направленно. Пример: движение массы автомобилей по многорядной дороге в одном направлении большого города.

Представили картину? Внутрь сплошного потока добавляются машины со стороны, какие-то водители съезжают с трассы на другие дороги. Но на общее движение эти процессы не особо влияют: направление сохраняется односторонним.

Так же происходит перемещение электрических зарядов. Внутри металлических проводников ток создают электроны. В обычном состоянии они там движутся довольно хаотически во все стороны.

Но стоит приложить к ним внешнюю силу электрического напряжения с положительными и отрицательными потенциалами на противоположных концах проводника, как начинается направленное движение зарядов.

Оно и является электрическим током. Обращаю внимание на последнее слово. Оно характеризует течение, перемещение, движение, динамику и связанные сними процессы, но не статику.

Именно величина приложенной внешней силы определяет качество направленного потока электронов в одну сторону. Чем выше ее значение, тем большая сила тока начинает протекать через проводник.

Однако здесь требуется учитывать несколько особенностей,связанных с:

  • общепринятыми научными условностями;
  • интенсивностью движения зарядов;
  • Противодействием внутренней среды проводника.

В первом случае нам приходится преодолевать сложившиеся исторические стереотипы, когда люди смешивают общее направление электронов и электрического тока.

Все научные расчеты построены на том, что за направление тока взято движение заряженных частиц от плюса источника напряжения к его минусу.

Внутри металлов электрический ток создается за счет перемещения электронов в обратную сторону: они отталкиваются от одноименного минусового полюса и движутся к положительному.

Недопонимание этого положения может привести к ошибкам. Но их просто избежать: достаточно только запомнить эту особенность и использовать при расчетах или анализе действий электрических схем.

Интенсивность движения заряженных частиц характеризуют количеством их заряда, протекающего через заданную площадь за определённый промежуток времени.

Ее называют силой тока, обозначают латинской буквой I, вычисляют отношением ∆Q/∆t.

Здесь ∆Q — это количество зарядов, проходящих сквозь проводник с площадью S и длиной ∆L, а ∆t — калиброванный промежуток времени.

Для увеличения силы тока нам необходимо повысить число зарядов, проходящих через проводник за единицу времени, а для снижения — уменьшить.

Опять же присмотритесь к термину “сила тока”, вернее к его первому слову. Я специально на самой верхней картинке показал для сравнения мощный бицепс и тлеющую лампочку.

Силовой запас источника энергии может колебаться от излишнего до недостаточного для потребителя. А нам всегда требуется питать нагрузку оптимально. Для этого и введено понятие силы тока.

Чтобы ее оценивать используется единица системы измерения: ампер, обозначаемая латинской буквой A.

Теоретически, чтобы оценить 1 ампер необходимо:

  • взять два очень тонких, бесконечно длинных и совершенно ровных проводника;
  • разместить их на плоскости строго параллельно друг другу на расстоянии 1 метр;
  • пропускать по ним одинаковый ток, постепенно повышая его величину;
  • замерять силу притяжения проводов и зафиксировать момент, когда она достигнет значения 2×10-7 Ньютона.

Вот тогда и станет протекать в проводах 1 ампер.

На практике никто так не поступает. Для измерения созданы специальные приборы: амперметры. Их конструкции работают в размерах дольности и кратности: мили-, микро- и кило-.

Еще одно определение ампера связано с единицей количества электричества: кулоном (Кл), который проходит сквозь поперечное сечение провода за 1 секунду.

Сила тока в любом месте замкнутой электрической цепи, где он протекает, всегда одинакова, а при ее разрыве, где бы ни было, исчезает.

Это явление позволяет выполнять замеры в самых удобных местах любой электрической схемы.

Когда создается сложная разветвленная цепь для протекания нескольких токов, то последние тоже на всех отдельных участках остаются постоянными.

Третий случай противодействия среды тоже важен. Электроны в процессе движения сталкиваются с препятствиями в виде положительно и отрицательно заряженных частиц.

Такие столкновения связаны с затратами энергии, расходуемой на выделение тепла. Их обобщили термином электрического сопротивления и описали физическими законами в математической форме.

Внутренняя структура каждого металла оказывает различное противодействие протеканию тока. Наука давно изучила эти свойства и свела в таблицы, графики и формулы удельного электрического сопротивления.

При проведении расчетов нам остается только воспользоваться уже проверенными и подготовленными сведениями. Их можно выполнять на основе формул, представленных известной шпаргалкой электрика.

Но намного проще использовать онлайн калькулятор Закона Ома. Он позволит избежать совершения типичных математических ошибок.

Для любителей смотреть видео я рекомендую ролик Павла Виктор по основам теории электропроводности металлов.

Самые важные выводы из формул силы тока для домашнего мастера

Практическую пользу представляет только полное понимание процессов протекания тока по проводникам. В быту мы должны:

  1. Заранее предусмотреть токовые нагрузки на проводку. Эти сведения помогут грамотно спроектировать ее для прокладки внутри своей квартире. А если она уже проложена, то потребуется учитывать и не превышать подключаемые мощности.
  • Исключить типовые ошибки монтажа проводов и оборудования, на которых происходит бесполезная потеря энергии электричества,создается излишний нагрев, возникают повреждения.
  • Правильно эксплуатировать проводку.
  • Предусмотреть систему защит, которые автоматически предохранят бытовую сеть от возникновения случайных повреждений как внутри схемы, так и приходящих со стороны питания.

Сейчас я не стану более подробно расшифровывать каждый из этих четырех пунктов. У меня в планах расписать их для вас более подробно сериями статей, опубликовать в рубриках сайта. Следите за информацией или подписывайтесь на рассылку, дабы быть в курсе.

Электрический ток в вакууме

А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum — пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления термоэлектронной эмиссии

— испускания веществом электронов при нагревании.

Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — катод

, холодный электрод, собирающий термоэлектроны —
анод
.

Источник

Adblock
detector