Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов. С распространением электрического поля все электроны начинают двигаться в одном направлении по всей длине проводника. Так, например, при замыкании цепи электрической лампы в упорядоченное движение приходят и электроны, имеющиеся в спирале лампы. Когда свободная заряженная частица – электрон в металле движется по электрической цепи, то вместе с ней происходит и перемещение заряда. Чем больше частиц переместится от одного полюса источника тока к другому, тем больше общий заряд q перенесённый частицами. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи. Сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t, т.е. I=q/t,гдеI– сила тока. За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки таких параллельных проводников длиной 1 м взаимодействуют с силой 2* 10 в минус седьмой H Эту единицу силы тока называют ампером. Так она названа в честь французского учёного Андре Ампера. Применяют также дольные и кратные единицы силы тока: миллиампер (мА), микроампер(мкА), килоампер (кА) 1мА=0,001 А 1 мкА= 0,000001 1 кА = 1000 А Силу тока в цепи измеряют прибором, называемым Амперметром. Амперметр приспособленный для измерения силы тока, его шкала проградуирована в амперах. При измерении силы тока амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют. Включают амперметр в цепь с помощью двух клемм или зажимов, имеющихся на приборе. У одной из клемм амперметра стоит знак +, у другой -. Клемму со знаком + нужно обязательно соединять с проводом , идущим от положительного полюса источника тока. Билет 16 Ток – это упорядоченное движение заряженных частиц, которое создаётся электрическим полем, а оно при этом совершает работу. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Работа тока зависит от силы тока, т.е. от электрического заряда и протекающего по цепи в 1 с. Напряжение– это физическая величина, характеризующая электрическое поле. Оно обозначается буквой U. Чтобы ознакомиться с этой очень важной величиной, обратимся к опыту. Электрическая цепь, в которую включена лампочка от карманного фонарика. Источником тока здесь служит аккумулятор. Другая цепь, в неё включена лампа, используемая для освещения помещений. Источником тока в этой цепи является городская осветительная сеть. Амперметры показывают одинаковую силу тока в обеих цепях. Однако лампа, включена в городскую сеть, даёт гораздо больше света и тепла, чем лампочка от карманного фонаря.Напряжение, которое создаёт аккумулятор, значительно меньше напряжения городской сети. Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую. Зная работу тока Ана данном участке цепи и весь электрический заряд q прошедший по этому участку, можно определить напряжение U, т.е. работу тока при перемещении единичного электрического заряда: U = A/q A = Uq, q = A/U Единица напряжения названа вольтом (В) в честь итальянского учёного Алессандро Вольта. 1 В = 1 Дж/Кл Для измерения напряжения на каком-нибудь участке цепи применяют прибор, называемый вольтметром.Для отличия вольтметра от других электроизмерительных приборов на его шкале ставят букву V. У одного зажима вольтметра ставят знак +. Этот зажим необходимо обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. Иначе стрелка прибора будет отклонятся в обратную сторону. Вольтметр должен показывать напряжение, существующее на зажимах лампы. Поэтому его включают в цепь не последовательно с лампой. Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое включение в цепь называют параллельным. Билет 17 Сила тока в цепи зависит не только от напряжения, но и от свойств проводников, включённых в цепь. Эта зависимость объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление – физическая величина. Обозначается оно буквой R.За единицу сопротивления принимают 1 ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу. 1 ом = 1 В/1 А. Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки. Разные проводники обладают различным сопротивлением из-за различия в строении их кристаллической решётки, из-за разной длины и площади поперечного сечения. Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени не6мецкого учёного Георга Ома, открывшего этот. Закон Ома читается так: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I = U/R ЗдесьI – сила тока в участке, R – сопротивление участка, U – напряжение на этом участке. Сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от вещества, из которого он изготовлен. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника. Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества. Сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м в квадрате называется удельным сопротивлением этого вещества. p – удельное сопротивление, l – его длина, S – площадь поперечного сечения проводника. Тогда сопротивление проводника R выразился формулой:К = pl/S. Из неё получим, что: l = RS/p, S = pl/R, p = RS/l. Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах. 1 Ом* мм в квадрате/м На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая её то больше, то меньше. Для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы – реостаты. Реостатам придают удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением. В этом реостате стальная проволока намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь. Билет 18 Электрические цепи могут быть соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи. При последовательном соединении двух электрических ламп, если выключать одну лампу, то цепь разомкнётся, и другая лампа погаснет.При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же, т.е. I= I1 = I2 Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников ( или отдельных участков цепи ): R = R1 + R2 Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома: U1 = IR1 U2 = IR2 Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U = U1 + U2. Это равенство вытекает из закона сохранения энергии. Ведь электрическое напряжение на участке цепи измеряется работой электрического тока, совершающейся при прохождении по этому участку цепи электрического заряда в 1 Кл. эта работа совершается за счёт энергии электрического поля, и энергия, израсходованная на всём участке цепи, равна сумме энергий, которые расходуются на отдельных проводниках, составляющих участок этой цепи. Другой способ соединения проводников, применяемый в практике, называется параллельным соединением. При параллельном соединении все входящие в него проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи A, а вторым концом к другой точке B. Поэтому напряжение на участке цепи ФИ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и тоже: U = U1 = U2. При параллельном соединении ток в точке И разветвляется на два тока I1 и I2, сходящиеся вновь в точке A. I = I1 + I2, т.е. сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках. При параллельном соединении как бы увеличивается площадь поперечного сечения проводника. Поэтому общее сопротивление цепи уменьшается и становится меньше сопротивления каждого из проводников, входящих в цепь. В одну и ту же электрическую цепь параллельно могут быть включены самые различные потребители электрической энергии. В практике часто применяется смешанное ( последовательное и параллельное ) соединение проводников. Зная сопротивления проводников, соединённых параллельно, и напряжение на этом участке цепи, можно определить многие другие электрические величины этой цепи. Для этого нужно использовать формулы: U = U1 = U2 и I = I1 + I2, а также закон Ома для участка цепи. Билет № 19 Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд(количество электричества, прошедший по нему . A=Uq А- работа, U- напряжение, q- электрический заряд . Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения: Q=It Используя это отношение, получим формулу работы электрического тока, которой удобно пользоваться при расчётах: A=Uit Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа. Мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени. Следовательно, чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время: P=A/t P- мощность тока(механическую мощность мы обозначили буквой N) Работа электрического тока равна произведению напряжения на силу тока и на время: A=Uit, следовательно, P=A/t=UIt/t=UI Следовательно P=UI Из этой формулы можно определить, что U=P/i, I=P/U За единицу мощности, как известно, принят 1 Вт, равный 1 Дж/с Для измерения мощности электрического тока существуют специальные приборы- ваттметры. Формула: A=Pt – указывает на работу, совершённую работу за определённый промежуток времени Выражая мощность в ваттах, а время в секундах, получим работу в джоулях: 1 Вт = Дж/с, откуда 1 Дж = 1 Втс Однако эту единицу работы использовать на практике неудобно, так как в потребителях электроэнергии ток производит работу в течение длительного времени, например в бытовых приборах- в течение нескольких часов, в электропоездах- по нескольку часов и даже суток, а расчёт израсходованной энергии по электросчётчику . 1 Втч= 3600 Дж 1 гДжч=100 Втч = 360000 Дж 1 кВтч= 1000 Втч= 3600000 Дж |