Электрический ток закон ома для участка цепи сопротивление проводников
Электрический ток закон ома для участка цепи сопротивление проводников
Главная
Вспомни физику:
7 класс
8 класс
9 класс
10-11 класс
видеоролики по физике
мультимедиа 7 кл.
мультимедиа 8 кл.
мультимедиа 9 кл.
мультимедиа 10-11 кл.
астрономия
тесты 7 кл.
тесты 8 кл.
тесты 9 кл.
демонстрац.таблицы
ЕГЭ
физсправочник
Книги по физике
Умные книжки
Есть вопросик?
Его величество.
Музеи науки.
Достижения.
Викторина по физике
Физика в кадре
Учителю
Читатели пишут
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц ( свободных электронов или ионов).
При этом через поперечное сечение проводника перносится эл. заряд ( при тепловом движении заряженных частиц суммарный перенесенный эл. зпряд=0, т.к. положительные и отрицательные заряды компенсируются).
Направление эл. тока — условно принято считать направление движения положительно заряженных частиц ( от + к — ).
Действия эл. тока ( в проводнике):
тепловое действие тока — нагревание проводника ( кроме сверхпроводников);
химическое действие тока — проявляется только у электролитов, На электродах выделяются вещества, входящие в состав электролита;
магнитное действие тока ( основное ) — наблюдается у всех проводников (отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током и силовое действие тока на соседние проводники посредством магнитного поля).
Количественная характеристика эл. тока.
Сила тока — это отношение заряда q, перенесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени t к этому интервалу.
Постоянный ток — эл. 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, qo — эл. заряд частицы,
n — концентрация частиц, v — скорость упорядоченного движения электронов.
Единица измерения силы тока:
Условия, необходимые для существования электрического тока:
— наличие свободных электрически заряженных частиц;
— 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
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.
— 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,
ро — удельное сопротивление, характеризующее свойства вещества проводника.
— состоят из источника, потребителя электрического тока, 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.
Другие страницы по теме «Электричество» за 10-11 класс:
class-fizika.narod.ru
Электрический ток. Закон Ома
Если изолированный проводник поместить в электрическое поле (overrightarrow ), то на свободные заряды (q) в проводнике будет действовать сила ( overrightarrow=qoverrightarrow) В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника будет равно нулю.
Читайте так же: Х сцепленное доминантное наследование примеры
Однако, в проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда.
Направленное движение заряженных частиц называется электрическим током.
За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.
Количественной мерой электрического тока служит сила тока (I) – скалярная физическая величина, равная отношению заряда (Delta q), переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени (Delta t), к этому интервалу времени:
Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.
Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и ток (I). (S) – площадь поперечного сечения проводника, (overrightarrow) – электрическое поле
В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в Амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током.
Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Электрическое поле в разных точках такой цепи неизменно во времени. Следовательно, электрическое поле в цепи постоянного тока имеет характер замороженного электростатического поля. Но при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.
Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Источник тока в электрической цепи играет ту же роль, что и насос, который необходим для перекачивания жидкости в замкнутой гидравлической системе. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.
При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.
Физическая величина, равная отношению работы (A_<ст>) сторонних сил при перемещении заряда (q) от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):
Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в Вольтах (В).
При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.
Цепь постоянного тока можно разбить на отдельные участки. Те участки, на которых не действуют сторонние силы (т. е. участки, не содержащие источников тока), называются однородными. Участки, включающие источники тока, называются неоднородными.
При перемещении единичного положительного заряда по некоторому участку цепи работу совершают как электростатические (кулоновские), так и сторонние силы. Работа электростатических сил равна разности потенциалов (Delta phi_ <12>=phi_ <1>— phi_<2>) между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. Работа сторонних сил равна по определению электродвижущей силе (mathcal), действующей на данном участке. Поэтому полная работа равна
Величину U12 принято называть напряжением на участке цепи 1–2. В случае однородного участка напряжение равно разности потенциалов:
Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока (I), текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению (U) на концах проводника:
Читайте так же: Закон о наружной рекламе с 1 января 2018
$$I=frac<1> U; : U=IR$$
Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Данное соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит Ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.
Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока (I) от напряжения (U) (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при токах достаточно большой силы наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.
Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме:
Это соотношение принято называть обобщенным законом Ома или законом Ома для неоднородного участка цепи.
На рис. 1.8.2 изображена замкнутая цепь постоянного тока. Участок цепи (cd) является однородным.
www.its-physics.org
Объединение учителей Санкт-Петербурга
Основные ссылки
Закон Ома для участка цепи. Закон Джоуля — Ленца. Работа и мощность электрического тока. Виды соединения проводников.
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.
Выполняется для металлов и электролитов.
Закон Джоуля — Ленца.
Дж. Джоуль (1841—1843) Э. X. Ленц (1842—1843) независимо друг от друга экспериментально установили
В электрической цепи происходит преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую. Согласно з-ну сохранения энергии работа тока равна количеству выделившегося тепла.
Количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток:
Работа и мощность электрического тока.
Работа электрического тока:
Мощность электрического тока (работа в единицу времени):
В электричестве иногда применяется внесистемная единица работы — кВт . ч (киловатт-час).
1 кВт . ч=3,6 . 10 6 Дж.
Виды соединения проводников.
Последовательное соединение.
1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова:
I1=I2=I3=.=In=.
2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке:
U=U1+U2+. +Un+.
3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка:
R=R1+R2+. +Rn+.
Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:
R=R1 . N
При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего).
Параллельное соединение.
1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках.
2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:
U1=U2=U3=.=Un=.
3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению):
Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:
При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего).
4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:
5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:
P=P1+P2+. +Pn+.
6. Т.к. силы тока во всех участках одинаковы, то: U1:U2. Un.=R1:R2. Rn.
Для двух резисторов:
— чем больше сопротивление, тем больше напряжение.
4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:
A=A1+A2+. +An+.
т.к.
.
5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:
6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то:
Для двух резисторов:
— чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.
Читайте так же: Форма приказа распоряжение
www.eduspb.com
17.3. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников
Ом экспериментально установил закон, согласно которому сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения U на проводнике:
Однородным называется участок цепи, в котором не действуют сторонние силы.
Величина R называется электрическим сопротивлением проводника. Единицей сопротивления служит Ом, равный сопротивлению такого проводника, в котором при напряжении 1В течет ток в 1 А.
Величина сопротивления зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного цилиндрического проводника .
где
— длина проводника, S — площадь поперечного сечения,
— зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением вещества.
Величина обратная сопротивлению называется проводимостью
Для большинства металлов удельное сопротивление растет с температурой приблизительно по линейному закону.
где
— удельное сопротивление при 0°С, t — температура в градусах Цельсия,
— постоянный коэффициент, численно равный примерно 1/273.Закон Ома можно записать в дифференциальной форме. Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем dV с образующими, dl параллельными вектору плотности тока
в данной точке (рис. 17.2). Через поперечное сечение dS цилиндра течет ток силой
. Напряжение, приложенное к цилиндру, равно
, где Е — напряженность поля в данном месте. Сопротивление цилиндра
. Подставив эти значения в уравнение (17.5), получим
Носители заряда в каждой точке движутся в направлении вектора
. Поэтому направления векторов
и
совпадают. Таким образом, можно написать
physics-lectures.ru
45 дн. с момента
до конца учебного года
Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Виды соединения проводников.
Пусть цилиндрический проводник имеет поперечное сечение площадью S. За положительное направление в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q.
Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.
Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике. Найдем скорость упорядоченного перемещения электронов в металлическом проводнике. Согласно формуле v=I / enS , где е — модуль заряда электрона. Пусть, например, сила тока I=1 A, а площадь поперечного сечения проводника S=10 -6 м 2 . Модуль заряда электрона е=1,6•10 -19 Кл. Число электронов в 1 м 3 меди равно числу атомов в этом объеме, так как один из валентных электронов каждого атома меди коллективизирован и является свободным. Это число есть n=8,5•10 28 м 3 . Следовательно,
Основная количественная характеристика электрического тока — сила тока. Она определяется электрическим зарядом, переносимым через поперечное сечение проводника за единицу времени. Скорость заряженных частиц (электронов) в проводнике очень мала — около 0,1 мм/с.
Условия существования постоянного электрического тока.
Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.
Источник тока — устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например, в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах — при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.
Закон Ома для участка цепи.
Немецкий ученый Георг Ом в 1827 г. связал воедино три физические величины и вывел закон, который назвали его именем. Закон Ома для участка цепи гласит:
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.
Последовательное и параллельное соединение проводников.
Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся последовательно или параллельно.
Смешанное соединение — комбинация параллельного и последовательного соединений.
sites.google.com