Законы постоянного тока. Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока. - презентация

1 Законы постоянного тока. Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока.

2 Всем вам хорошо известно словосочетание «электрический ток», но чаще мы используем слово «электричество». Эти понятия давно и прочно вошли в нашу жизнь, что мы даже не задумываемся над их значением. Так что же они означают? Эти понятия давно и прочно вошли в нашу жизнь, что мы даже не задумываемся над их значением. Так что же они означают?

3 Электрический ток … Слово «ток», что означает? Движение! А значит – «электрический ток», это движение заряженных частиц. Именно это явление мы с вами и будем изучать на следующих уроках.

4 Рассмотрим наиболее простой случай направленного движения заряженных частиц – постоянный электрический ток. Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц. При движении которых в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое.

5 Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит, а значит нет и электрического тока.

6 Электрический ток возникает лишь при упорядоченном (направленном) движении заряженных частиц (электронов или ионов)..

7 Как заставить заряженные частицы двигаться упорядоченно? Нужна сила, действующая на них в определенном направлении. Как только эта сила перестает действовать, то упорядоченное движение частиц прекратится.

8 Так откуда берется такая сила? Мы говорили что, Мы говорили что, на заряженные на заряженные частицы действует кулоновская сила кулоновская сила F=qE., F=qE., которая которая непосредственно связана связана с электрическим полем.

9 Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц. Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника существует разность потенциалов. Когда разность потенциалов не меняется во времени, в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.

10 Значит, кроме заряженных частиц для существования электрического тока необходимо наличие электрического поля.

11 Таким образом, мы с вами установили два условия существования электрического тока: наличие свободных зарядов. наличие свободных зарядов. наличие электрического поля. наличие электрического поля.

12 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК направленное упорядоченное движение заряженных частиц (электронов, ионов и др.). Условно за направление электрического тока принимается направление движения положительных зарядов.

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

14 Действие тока. Тепловое действие электрического тока. Проводник, по которому течет ток, нагревается (светится электрическая лампочка накаливания);

15 Действие тока. Магнитное действие электрического тока. Проводник с током притягивает или намагничивает тела (поворачивается перпендикулярно к проводу с током магнитная стрелка).

16 Действие тока. Химическое действие электрического тока. Электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (выделяются водород и кислород из подкисленной воды, налитой в U-образный стеклянный сосуд).

17 Сила тока. СИЛА ТОКА скалярная физическая величина, применяемая для описания электрического тока и равная отношению абсолютного значения заряда, который проходит через поперечное сечение проводника за малый промежуток времени, к этому промежутку времени. I=Δq/Δt Единица силы тока в СИ ампер (А). 1А=1Кл/1 с

18 Сила тока. Обратите внимание: если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным. Сила тока может быть положительной величиной (I>0), если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I 0), если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I<0

19 Амперметры

20 Связь силы тока со скоростью направленного движения частиц. Пусть цилиндрический проводник имеет поперечное сечение S. За положительное направление в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q 0. В объеме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием L между ними, содержится частиц N=n·S·L, где n – концентрация частиц.

21 Связь силы тока со скоростью направленного движения частиц. Их общий заряд в выбранном объеме q=q 0 ·n·S·L. Если частицы движутся слева направо со средней скоростью v, то за время t=L/v все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение 2. Поэтому сила тока равна: I= q 0 ·n·S·v

22 Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике. Используя эту формулу, попробуем определить скорость упорядоченного движения электронов в проводнике. где e – модуль заряда электрона. V=I/(e·n·S)

23 Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике. Пусть сила тока I=1А, площадь поперечного сечения проводника S= 10-6 м 2, для меди концентрация n=8,5 · 1028 м -3. n=8,5 · 1028 м -3. Следовательно, V= =1/(1,6· · 8,5·10 28 ·10 -6 )= =7·10 -5 м/с Как мы видим, скорость упорядоченного движения электронов в проводнике мала.

24

25 Надо различать Скорость, которую мы для краткости называем «скоростью тока», это скорость распространения вдоль проводника изменений электрического поля, а не скорость движения в нем носителей заряда.

26 Что узнали сегодня на уроке. Что такое электрический ток; Что такое электрический ток; Условия, необходимые для существования электрического тока; Условия, необходимые для существования электрического тока; Количественную характеристику электрического тока. Количественную характеристику электрического тока.

27 Решение типовых задач 1. Плитка включена в осветительную сеть. Какое количество электричества протекает через нее за 10 минут, если сила тока в подводящем шнуре равна 5А? Решение:Время в системе СИ 10 минут = 600 с I=q/t => q=It=5А600 с=3000Кл q=It=5А600 с=3000Кл

28 2. Сколько электронов проходит через спираль лампы накаливания за 1 с при силе тока в лампе 1,6А? Решение:Заряд электрона равен e=1, Кл, q=It, N=q/e. q=It, N=q/e. Отсюда следует N= It / e=1,6А1 с/1, Кл= 10 19

29 3. По проводнику в течение года протекает ток силой 1 А. Найдите массу электронов, прошедших за этот промежуток времени сквозь поперечное сечение проводника. Отношение заряда электрона к его массе e/m=1, Кл/кг. Решение: М= N m e. Используя формулу N= It /e (смотри предыдущую задачу). Получаем, что масса равна М= m e It /e =1А с/1, Кл/кг =1, кг.

30 4. В проводнике, площадь поперечного сечения которого 1 мм 2, сила тока 1,6 А. Концентрация электронов в проводнике 1023 м -3 при температуре 20 0 С. Найдите среднюю скорость направленного движения электронов и сравните её с тепловой скоростью электронов. Решение:q=q 0 nSvt, так как I= q/t то I=q 0 ·nSv => v= I/ q 0 ·n·S так как I= q/t то I=q 0 ·nSv => v= I/ q 0 ·n·S Получим значение скорости направленного движения электронов V= 1,6А/10 23 м м 1, Кл=100 м/с Скорость теплового движения можно рассчитать по формуле mv 2 /2=(3/2)kT => =11500 м/с =11500 м/с Скорость теплового движения больше в 115 раз.

31 Домашние задание. В.А.Касьянов. Физика. 11 класс. §1,2, задачи §29(1-5) §1,2, задачи §29(1-5)

32 Спасибо за внимание. Желаем успеха в самостоятельных упражнениях на эту тему !