Меню

Сила тока определяется зарядом прошедшим по проводнику за 1 сек



Сила тока

Сила тока с точки зрения гидравлики

Думаю, вы не раз слышали такое словосочетание, как “сила тока“. А для чего нужна сила? Ну как для чего? Чтобы совершать полезную или бесполезную работу. Главное, чтобы что-то делать. Каждый из нас обладает какой-либо силой. У кого-то сила такая, что он может одним ударом разбить кирпич в пух и в прах, а другой не сможет поднять даже соломинку. Так вот, дорогие мои читатели, электрический ток тоже обладает силой.

Представьте себе шланг, с помощью которого вы поливаете свой огород

дети поливают огород

Давайте теперь проведем аналогию. Пусть шланг – это провод, а вода в нем – электрический ток. Мы чуть-чуть приоткрыли краник и вода сразу же побежала по шлангу. Медленно, но все-таки побежала. Сила струи очень слабая.

А давайте теперь откроем краник на полную катушку. В результате струя хлынет с такой силой, что можно даже полить соседский огород.

В обоих случаях диаметр шланга одинаков.

А теперь представьте, что вы наполняете ведро. Напором воды из какого шланга вы его быстрее наполните? Разумеется из зеленого, где напор воды очень сильный. Но почему так происходит? Все дело в том, что объем воды за равный промежуток времени из желтого и зеленого шланга выйдет тоже разный. Или иными словами, из зеленого шланга количество молекул воды выбежит намного больше, чем из желтого за равный период времени.

Разберем еще один интересный пример. Давайте допустим, что у нас есть большая труба, и к ней заварены две другие, но одна в два раза меньше диаметром, чем другая.

Из какой трубы объем воды будет выходить больше за секунду времени? Разумеется с той, которая толще в диаметре, потому что площадь поперечного сечения S2 большой трубы больше, чем площадь поперечного сечения S1 малой трубы. Следовательно, сила потока через большую трубу будет больше, чем через малую, так как объем воды, который протекает через поперечное сечение трубы S2, будет в два раза больше, чем через тонкую трубу.

Что такое сила тока?

Итак, теперь давайте все что мы тут пописали про водичку применим к электронике. Провод – это шланг. Тонкий провод – это тонкий в диаметре шланг, толстый провод – это толстый в диаметре шланг, можно сказать – труба. Молекулы воды – это электроны. Следовательно, толстый провод при одинаковом напряжении можно протащить больше электронов, чем тонкий. И вот здесь мы подходим вплотную к самой терминологии силы тока.

Все это выглядит примерно вот так. Здесь я нарисовал круглый проводок, “разрезал” его и получил ту самую площадь поперечного сечения. Именно через нее и бегут электроны.

За период времени берут 1 секунду.

Формула силы тока

Формула для чайников будет выглядеть вот так:

I – собственно сила тока, Амперы

N – количество электронов

t – период времени, за которое эти электроны пробегут через поперечное сечение проводника, секунды

Более правильная (официальная) формула выглядит вот так:

сила тока формула

Δq – это заряд за какой-то определенный промежуток времени, Кулон

Δt – тот самый промежуток времени, секунды

I – сила тока, Амперы

В чем прикол этих двух формул? Дело все в том, что электрон обладает зарядом приблизительно 1,6 · 10 -19 Кулон. Поэтому, чтобы сила тока была в проводе (проводнике) была 1 Ампер, нам надо, чтобы через поперечное сечение прошел заряд в 1 Кулон = 6,24151⋅10 18 электронов. 1 Кулон = 1 Ампер · 1 секунду.

Итак, теперь можно официально сказать, что если через поперечное сечение проводника за 1 секунду пролетят 6,24151⋅10 18 электронов, то сила тока в таком проводнике будет равна 1 Ампер! Все! Ничего не надо больше придумывать! Так и скажите своему преподавателю по физике).

Если преподу не понравится ваш ответ, то скажите типа что-то этого:

Сила тока – это физическая величина, равная отношению количества заряда прошедшего через поверхность (читаем как через площадь поперечного сечения) за какое-то время. Измеряется как Кулон/секунда. Чтобы сэкономить время и по другим морально-эстетическим нормам, Кулон/секунду договорились называть Ампером, в честь французского ученого-физика.

Сила тока и сопротивление

Давайте еще раз глянем на шланг с водой и зададим себе вопросы. От чего зависит поток воды? Первое, что приходит в голову – это давление. Почему молекулы воды движутся в рисунке ниже слева-направо? Потому, что давление слева, больше чем справа. Чем больше давление, тем быстрее побежит водичка по шлангу – это элементарно.

Теперь такой вопрос: как можно увеличить количество электронов через площадь поперечного сечения?

Первое, что приходит на ум – это увеличить давление. В этом случае скорость потока воды увеличится, но ее много не увеличишь, так как шланг порвется как грелка в пасти Тузика.

Второе – это поставить шланг бОльшим диаметром. В этом случае у нас количество молекул воды через поперечное сечение будет проходить больше, чем в тонком шланге:

Все те же самые умозаключения можно применить и к обыкновенному проводу. Чем он больше в диаметре, тем больше он сможет “протащить” через себя силу тока. Чем меньше в диаметре, то желательно меньше его нагружать, иначе его “порвет”, то есть он тупо сгорит. Именно этот принцип заложен в плавких предохранителях. Внутри такого предохранителя тонкий проводок. Его толщина зависит от того, на какую силу тока он рассчитан.

Как только сила тока через тонкий проводок предохранителя превысит силу тока, на которую рассчитан предохранитель, то плавкий проводок перегорает и размыкает цепь. Через перегоревший предохранитель ток уже течь не может, так как проводок в предохранителе в обрыве.

сгоревший плавкий предохранитель

Поэтому, силовые кабели, через которые “бегут” сотни и тысячи ампер, берут большого диаметра и стараются делать из меди, так как ее удельное сопротивление очень мало.

Сила тока в проводнике

Очень часто можно увидеть задачки по физике с вопросом: какая сила тока в проводнике? Проводник, он же провод, может иметь различные параметры: диаметр, он же площадь поперечного сечения; материал, из которого сделан провод; длина, которая играет также важную роль.

Да и вообще, сопротивление проводника рассчитывается по формуле:

сопротивление проводника

формула сопротивления проводника

Таблица с удельным сопротивлением из разных материалов выглядит вот так.

удельное сопротивление материалов

таблица с удельным сопротивлением веществ

Для того, чтобы найти силу тока в проводнике, мы должны воспользоваться законом Ома для участка цепи. Выглядит он вот так:

формула закона Омазакон Ома

Задача

У нас есть медный провод длиной в 1 метр и его площадь поперечного сечения составляет 1 мм 2 . Какая сила тока будет течь в этом проводнике (проводе), если на его концы подать напряжение в 1 Вольт?

сила тока в проводнике

задача на силу тока в проводнике

Читайте также:  Вещество водный раствор или расплав которого не проводит электрический ток называется а электролитом

решение задачи сила тока в проводнике

Как измерить силу тока?

Для того, чтобы измерить значение силы тока, мы должны использовать специальные приборы – амперметры. В настоящее время силу тока можно измерить с помощью цифрового мультиметра, который может измерять и силу тока, и напряжение и сопротивление и еще много чего. Для того, чтобы измерить силу тока, мы должны вставить наш прибор в разрыв цепи вот таким образом.

как измерить силу тока

Более подробно как это сделать, можете прочитать в этой статье.

Также советую посмотреть обучающее видео, где очень умный преподаватель объясняет простым языком, что такое “сила тока”.

Источник

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.

Читайте также:  Что называют током срабатывания защиты

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

Контрольная работа по физике Постоянный ток 8 класс

Контрольная работа по физике Постоянный ток 8 класс с ответами. Контрольная работа представлена в 4 вариантах, в каждом варианте по 8 заданий.

Вариант 1

1. За 20 минут через утюг проходит электрический заряд 960 Кл. Определите силу тока в утюге.

1) 0,6 А
2) 0,8 А
3) 48 А
4) 1920 А

2. На рисунке изображен график зависимости силы тока от напряжения на одной секции телевизора. Каково сопротивление этой секции?

Рисунок к заданию 2 вариант 1

1) 250 кОм
2) 0,25 Ом
3) 10 кОм
4) 100 Ом

3. Если увеличить в 2 раза напряжение между концами проводника, а площадь его сечения уменьшить в 2 раза, то сила тока, протекающего через проводник

1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) не изменится
4) увеличится в 4 раза

4. Сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, равно

Рисунок к заданию 4 вариант 1

1) 3 Ом
2) 5 Ом
3) 8 Ом
4) 21 Ом

5. На штепсельных вилках некоторых бытовых электрических приборов имеется надпись: «6 А, 250 В». Определите максимально допустимую мощность электроприборов, которые можно включать, используя такие вилки.

1) 1500 Вт
2) 41,6 Вт
3) 1,5 Вт
4) 0,024 Вт

6. Чему равно время прохождения тока по проводнику, если при напряжении на его концах 120 В совершается работа 540 кДж? Сопротивление проводника 24 Ом.

1) 0,64 с
2) 1,56 с
3) 188 с
4) 900 с

7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответ­ствующую позицию второго.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЛИЧИНА

А) Сила тока
Б) Напряжение
В) Сопротивление

ФОРМУЛА

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

8. С помощью кипятильника, имеющего КПД 90%, нагрели 3 кг воды от 19 °С до кипения за 15 минут. Какой ток при этом потреблял кипятильник в сети напряжением 220 В? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С).

Вариант 2

1. Сила тока, идущего по проводнику, равна 2 А. Какой заряд проходит по проводнику за 10 минут?

1) 0,2 Кл
2) 5 Кл
3) 20 Кл
4) 1200 Кл

2. При увеличении напряжения U на участке электрической цепи сила тока I в цепи изменяется в соответствии с графиком (см. рисунок). Электрическое сопротивление на этом участке цепи равно

Рисунок к заданию 2 вариант 2

1) 2 Ом
2) 0,5 Ом
3) 2 мОм
4) 500 Ом

3. Если увеличить в 2 раза напряжение между концами проводника, а его длину уменьшить в 2 раза, то сила тока, протекающего через проводник

1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 4 раза
4) увеличится в 2 раза

4. Сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, равно

Рисунок к заданию 4 вариант 2

1) 11 Ом
2) 6 Ом
3) 4 Ом
4) 1 Ом

5. На цоколе лампы накаливания написано: «150 Вт, 220 В». Найдите силу тока в спирали при включении в сеть с номинальным напряжением

1) 0,45 А
2) 0,68 А
3) 22 А
4) 220 000 А

6. Проволочная спираль, сопротивление которой в нагретом состоянии равно 55 Ом, включена в сеть с напряжением 127 В. Какое количество теплоты выделяет эта спираль за 1 минуту?

1) 17,595 кДж
2) 20 кДж
3) 230 кДж
4) 658,5 кДж

7. Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения этих величин. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) Сила тока
Б) Сопротивление
В) Работа электрического тока

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

1) Джоуль
2) Ватт
3) Вольт
4) Ампер
5) Ом

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

8. Электродвигатель подъемного крана подключен к источнику тока напряжением 380 В, при этом сила тока в обмотке 20 А. Определите КПД подъемного крана, если он поднимает груз массой 1 т на высоту 19 м за 50 с.

Вариант 3

1. Время разряда молнии равно 3 мс. Сила тока в канале молнии около 30 кА. Какой заряд проходит по каналу молнии?

1) 90 Кл
2) 0,1 мкКл
3) 90 кКл
4) 0,1 мКл

2. На рисунке изображен гра­фик зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

Рисунок к заданию 2 вариант 3

1) 0,25 Ом
2) 2 Ом
3) 8 Ом
4) 4 Ом

3. Если уменьшить в 2 раза напряжение между концами проводника, а его длину увеличить в 2 раза, то сила то­ка, протекающего через проводник

1) не изменится
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 4 раза
4) увеличится в 2 раза

4. Сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, равно

Рисунок к заданию 4 вариант 3

1) 9 Ом
2) 8 Ом
3) 4 Ом
4) 3 Ом

5. На корпусе электродрели укреплена табличка с надпи­сью: 220 В, 500 Вт. Найдите силу тока, потребляемого электродрелью при включении в сеть.

1) 55 000 А
2) 2,27 А
3) 1,14 А
4) 0,88 А

6. Какую работу совершит электрический ток в течение 2 минут, если сила тока в проводнике 4 А, а его сопротивление 50 Ом?

1) 1600 Дж
2) 96 кДж
3) 24 кДж
4) 400 Дж

7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) Сила тока
Б) Напряжение
В) Сопротивление

ФОРМУЛА

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

8. Кипятильник нагревает 1,2 кг воды от 12 °С до кипения за 10 минут. Определите ток, потребляемый кипятиль­ником, если он рассчитан на напряжение 220 В. КПД кипятильника 90%. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С).

Вариант 4

1. Ток в электронагревательном приборе 5 А. Чему равен заряд, который пройдет через нагреватель за 3 минуты?

1) 15 Кл
2) 36 Кл
3) 900 Кл
4) 3600 Кл

Читайте также:  Немного ударило током последствия

2. На рисунке изображен график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

Рисунок к заданию 2 вариант 4

1) 0,125 Ом
2) 2 Ом
3) 16 Ом
4) 8 Ом

3. Если напряжение между концами проводника и его длину уменьшить в 2 раза, то сила тока, протекающего через проводник

1) уменьшится в 2 раза
2) не изменится
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

4. Рассчитайте общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, если сопротивление каждого элемента цепи равно 1 Ом.

Рисунок к заданию 4 вариант 4

1) 3 Ом
2) 2 Ом
3) 1,5 Ом
4) 1/3 Ом

5. При силе тока 0,6 А сопротивление лампы равно 5 Ом. Определите мощность электрического тока лампы.

1) 0,06 Вт
2) 1,8 Вт
3) 3 Вт
4) 15 Вт

6. Чему равно напряжение на концах проводника, если при прохождении по нему электрического тока 4 А в течение 7,5 минут выделяется 216 кДж теплоты?

1) 0,12 В
2) 7,2 В
3) 120 В
4) 7200 В

7. Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения этих величин. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) Сила тока
Б) Напряжение
В) Мощность

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

1) Джоуль
2) Ампер
3) Вольт
4) Ватт
5) Ом

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

8. Троллейбус движется равномерно по горизонтальному участку пути со скоростью 36 км/ч. Сила сопротивления, действующая на троллейбус, равна 2,2 кН. Найдите силу тока в обмотке двигателя, если напряжение на клеммах двигателя 550 В, а КПД равен 80%.

Ответы на контрольную работу по физике Постоянный ток 8 класс
Вариант 1
1-2
2-1
3-3
4-3
5-1
6-4
7. А5 Б1 В3
8. ≈5,73 А
Вариант 2
1-4
2-4
3-3
4-3
5-2
6-1
7. А4 Б5 В1
8. 50%
Вариант 3
1-1
2-4
3-2
4-4
5-2
6-2
7. А4 Б3 В1
8. ≈3,73 А
Вариант 4
1-3
2-4
3-2
4-3
5-2
6-3
7. А2 Б3 В4
8. 50 А

Источник

Постоянный электрический ток.

Электрический ток. Сила тока. Плотность тока

Если в двух точках проводника искусственно поддерживать разные потенциалы, то внутри проводника будет существовать электрическое поле и непрерывное движение зарядов.

Направленное движение свободных зарядов в проводнике под действием сил электрического поля называется электрическим током.

Носителями зарядов в любых проводниках являются свободные электроны и ионы. Протекание тока в веществе всегда сопровождается увеличением внутренней энергии вещества ( нагреванием).

Средняя скорость направленного движения носителей зарядов (при постоянной напряженности поля в проводнике) прямо пропорциональна напряженности :

Коэффициент пропорциональности » » называется подвижностью носителей заряда и выражает зависимость ско­рости направленного движения носителей зарядов от рода вещества проводника и внеш­них условий (в частности, от температуры). Средняя скорость направленного движения электронов в меди составляет порядка 1 мм/с.

За направление тока условно принимают направленное движение положительных зарядов.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом , прошедшим через поперечное соединение проводника за единицу времени.

Размерность силы тока =1А (Ампер)

Ток, сила и направление которого не изменяются со временем, называется постоянным.Сила постоянного тока:

Плотность тока — физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока. Модуль плотности тока:

Размерность плотности тока: [ ] =

Если (Рисунок 19) — средняя скорость направленного движения зарядов в проводнике, — концентрация зарядов и каждый носитель имеет заряд , то за время через поперечное сечение проводника переносится заряд

Сила тока (скалярная величина): .

Учитывая, что скорость , а , где напряжение, приложенное к концам проводника длиной , получим:

Плотность тока — векторная величина:

Вектор плотности тока совпадает с направлением скорости направленного движения положительных зарядов.

Сила тока сквозь произвольную поверхность определяется как поток вектора через эту поверхность, то есть:

где , а единичный вектор нормали к площадке , составляющей с вектором угол .

Сторонние силы.

Электродвижущая сила и напряжение

Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения. Такие устройства называются источниками тока. Силы неэлектрического

происхождения, действующие на заряды со стороны источника тока, называются сторонними .

химической реакций, а в генераторе – за счет механической энергии вращения ротора генератора.

Участок цепи (С), в котором заряды движутся в сторону действия электрических сил, является потребителем электрической энергии и называется внешней цепью.

Участок цепи (Д), в котором заряды двигаются в сторону действия сторонних сил, является источником электрической энергии и называется внутренней цепью.

Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении положительного единичного заряда q, называется электродвижущей силой (ЭДС) , действующей в цепи.

ЭДС — величина скалярная.

Размерность ЭДС — [ ] = 1В (Вольт).

Сторонняя сила , действующая на заряд :

, где напряженность поля сторонних сил.

Работа сторонних сил по перемещению заряда q на замкнутом участке цепи:

Из последней формулы следует, что ЭДС, действующая в замкнутой цепи, не что иное, как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.

ЭДС, действующая на участке 1 — 2: .

На заряд кроме сторонних сил действуют силы электростатического поля

Результирующая сила, действующая в цепи на заряд :

Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом , на участке 1 — 2:

Напряжением на участке 1 — 2, содержащем ЭДС, называется скалярная физическая величина:

Если =, то =

Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна 0, так как . Поэтомудля замкнутой цепи: .

  1. Что такое электрический ток и какое направление тока принято в технике?
  2. Дайте определение силы тока, плотности тока и напишите формулы, по которым рассчитываются эти величины.
  3. В каких единицах измеряются сила и плотность электрического тока?
  4. Расскажите о внешней и внутренней цепи электрического тока.
  5. Расскажите о сторонних силах и дайте определение электродвижущей силы.
  6. Что называется напряжением на участке цепи 1 — 2?

Закон Ома для участка цепи.

Сопротивление цепи

Немецкий физик Ом экспериментально установил, что сила тока в однородном металлическом проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

закон Ома для участка цепи (не содержащего ЭДС).

Здесь — электрическое сопротивление

Проводника.

Размерность сопротивления: = 1 Ом (ом).

Закон Ома для участка цепи:сила тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи.

проводимость проводника. [ ] = 1 См (сименс). . Поскольку , то проводимость

Для однородного линейного проводника длиной и площадью

поперечного сечения можно написать:

где: — удельное сопротивление проводника, которое зависит только от материала проводника и внешних условий.

Значение для конкретного материала можно найти в справочнике. Размерность удельного сопротивления [ ] = 1 Ом×м.

С учетом изложенного закон Ома для участка цепи можно переписать: , откуда плотность тока определится как: .

Источник