Законы постоянного тока Электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление. Непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда называется электрическим током. S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле Условия существования тока • Наличие свободных.
Download ReportTranscript Законы постоянного тока Электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление. Непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда называется электрическим током. S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле Условия существования тока • Наличие свободных.
Законы постоянного тока Электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление. Непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда называется электрическим током. S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле Условия существования тока • Наличие свободных заряженных частиц • Наличие электрического поля Сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Δt, к этому интервалу времени: q I t В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А). Электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление — скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника где ρ — удельне сопротивление вещества проводника, l — длина проводника, S — площадь сечения. S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле Напряжение Напряжение — это отношение работы тока на определенном участке электрической цепи к заряду, протекающему по этому же участку цепи. Единицей измерения напряжения станет 1 вольт 1 Дж/Кл = 1В. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов Закон Ома для участка цепи Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению U I R R Электродвижущая сила 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. Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС): Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В). Закон Ома для замкнутой цепи I Rr Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца • Работа электрического тока: • ΔA = UIΔt • Закон Джоуля–Ленца: • ΔQ = ΔA = RI2Δt Мощность электрического тока Мощность электрического тока: Мощность выражается в ваттах (Вт). Полная мощность источника Мощность во внешней цепи Коэффициентом полезного действия источника Последовательное соединение I1 = I2 = I U = U1 + U2 = IR R = R1 + R2 При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников U1 = U2 = U I = I1 + I2 1 1 1 R R1 R2 При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников . Измерение напряжения и силы тока I + - + v v - + + А - Сопротивление каждого резистора на участке цепи, изображенном на рисунке, равно 3 Ом. Найдите общее сопротивление участка. 1.2/3 Ом 2.1,5 Ом 3.3 Ом 4.6 Ом При ремонте электроплитки ее спираль укоротили в 2 раза. Как изменилась мощность электроплитки? 1.увеличилась в 2 раза 2.увеличилась в 4 раза 3.уменьшилась в 2 раза 4.уменьшилась в 4 раза Необходимо экспериментально проверить, зависит ли электрическое сопротивление круглого угольного стержня от его диаметра. Какие стержни нужно использовать для такой проверки? 1. А и Г 2. Б и В 3. Б и Г 4. В и Г Среднее время разрядов молнии равно 0,002 с. Сила тока в канале молнии около 2.104 А. Какой заряд проходит по каналу молнии? 1.40 Кл 2.10-7 Кл 3.10 Кл . -8 4.4 10 Кл Исследуя зависимость силы тока от напряжения на концах резистора, ученик получил изображенный на рисунке график. По этому графику он рассчитал значение сопротивления резистора, которое оказалось равным . . . 1.0,5 Ом 2.1 Ом 3.1,5 Ом 4.2 Ом 1. 14 Ом 2. 8 Ом 3. 7 Ом 4. 6 Ом 4 Ом 1 Ом А 5 Ом В 4 Ом На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на ее клеммах. При напряжении 30 В мощность тока в лампе равна 1. 2. 3. 4. 135 Вт 67,5 Вт 45 Вт 20 Вт На фотографии – электрическая цепь. Показания включенного в цепь амперметра даны в амперах. Какое напряжение покажет идеальный вольтметр, если его подключить параллельно резистору 3 Ом? 1. 0,8 В 2. 1,6 В 3. 2,4 В 4. 4,8 В В электронагревателе, через который течет постоянный ток, за время t выделяется количество теплоты Q. Если сопротивление нагревателя и время t увеличить вдвое, не изменяя силу тока, то количество выделившейся теплоты будет равно 1. 8Q 2. 4Q 3. 2Q 4. Q • Ответ 1 1 1 R1 R 2 R •2 1 3 I Rr • На внешнее сопротивление сначала был замкнут источник тока с ЭДС ξ и внутренним сопротивлением r. Затем произвели замену источника, в результате чего ЭДС источника в цепи стала большей, а его внутреннее сопротивление прежним. Как при этом изменятся сила тока в цепи и напряжение на внешнем сопротивлении? • Установите соответствие между физическими величинами этого процесса и характером их изменения. • А) сила тока • Б) напряжение на внешнем сопротивлении • 1) увеличилось 2) уменьшилось • 3) не изменилось • Ответ •1 1 I Rr U I R Задача 1 • Чему равно расстояние d между обкладками конденсатора (см. рисунок), если напряженность электрического поля = между ними Е = 5 кВ/м, внутреннее сопротивление источника тока r =10 Ом, его ЭДС ξ = 20 В, а сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 20 Ом? • Дано: Е = 5 кВ/м r =10 Ом ξ = 20 В R1 = 10 Ом R2 = 20 Ом d-? По закону Ома для полной цепи: I Rr R R1 R 2 30 I 0,5 A Uc U2 I R2 10В Uc E d Uc d 0,002м 2мм E Задача 2 • К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника через 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. 2 U Q t R L R S 2 U S Q t L Q cmT m пл V пл LS Q cпл LST U2 S t c пл LST L 2 US T t Lc пл LS Задача 3 • Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата(2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он провел измерения напряжения и силы тока в цепи при двух различных значениях сопротивлений внешней цепи. Определить ЭДС, внутреннее сопротивление батарейки, КПД источника для первого опыта, количество теплоты, выделяющееся внутри батарейки за 1 мин во втором опыте. • • • • Согласно показаниям приборов, U1 = 3,2 B I1 = 0,5 A U2 = 2,6 B I2 = 1 A. Закон Ома для полной цепи: I1 R1 r I1 (R1 r ) I2 R2 r I2 (R2 r ) I1 (R1 r ) I2 (R2 r ) I R I R U U2 r 1 1 2 2 1 I 2 I1 I 2 I1 Q I rt 2 2 r R1 r Конденсатор емкостью 2 мкФ присоединен к источнику постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивление резисторов R1= 4 Ом, R2= 7 Ом, R3= 3 Ом. Каков заряд на левой обкладке конденсатора? После зарядки конденсатора сила тока через резистор R3 I3=0, следовательно Uc U2 I R2 По закону Ома для полной цепи: I Rr R R1 R 2 11 I 0,3 A Uc U2 I R2 2,1В q CUc 4,2мкКл Задача 6 Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника 6В. Максимальная мощность тока, выделяемая на реостате, достигается при промежуточном значении его сопротивления и равна 4,5 Вт. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока? Мощность, выделяемая в цепи Закон Ома для полной цепи 2 P( ) R Rr P I R 2 I Rr По условию мощность , выделяемая на резисторе максимальна. Определим производную полученной функции и приравняем к 0 2 P( ) R Rr 2 2 (R r )2 R 2(R r ) r 2 R 2 0 P Rr Rr Rr 2 P( ) r r r 4r 2 r 2 4P 2 Задача 7 I Rо r Амперметр показывает ток в цепи. Закон Ома для полной цепи Определим общее сопротивление цепи. Вольтметр и резистор R1 соединены параллельно. 1 1 1 R1 Rv R Подставляем численные значения, и получаем Rо R R2 Ra I=0,21 A. Амперметр показывает силу тока 0,22 А. Цена деления шкалы амперметра 0,02 А, что больше чем отклонения показаний от расчета. Следовательно амперметр дает верные показания. Напряжение U I R 4,2В Вольтметр показывает 4,6 В. Цена деления вольтметра 0,2 В, что в два раза меньше отклонения показаний. Следовательно, вольтметр дает неверные показания.