Predstavitev o fiziki "električni tok v različnih medijih." Predstavitev "enosmerni električni tok" predstavitev za lekcijo fizike (8. razred) na temo Zaporedna in vzporedna vezava prevodnikov

Predstavitev o fiziki na temo: "Električni tok" Izpolnil: Viktor_Sad Kapustin Lyceum št. 18; 10 IV razred Učitelj I.A. Boyarina 1. Osnove električnega toka 2. Jakost toka 3. Upornost 4. Napetost 5. Ohmov zakon za odsek tokokroga 6. Ohmov zakon za celotno vezje 7. Priključitev ampermetra in voltmetra 8. Testi

Električni tok je urejeno gibanje prostih električnih nabojev pod vplivom električnega polja. Izkušnje nam bodo pomagale razumeti to... Na začetek...

Moč toka. Jakost toka je fizikalna količina, ki kaže naboj, ki prehaja skozi prevodnik na časovno enoto. Matematično je ta definicija zapisana v obliki formule: I - jakost toka (A) q - naboj (C) t - čas (s) Za merjenje jakosti toka se uporablja posebna naprava - ampermeter. Vključen je v odprto vezje na mestu, kjer je treba izmeriti jakost toka. Merska enota toka... Na vrh...

Odpornost. 1. Glavna električna značilnost prevodnika je upor. 2. Upornost je odvisna od materiala prevodnika in njegovih geometrijskih dimenzij: R =? *(?/S), kje? - specifični upor prevodnika (vrednost je odvisna od vrste snovi in ​​njenega stanja). Enota upornosti je 1 Ohm * m. To je na kratko. Sedaj pa podrobneje... Na začetek...

Napetost. Napetost je potencialna razlika med 2 točkama električnega tokokroga; v odseku tokokroga, ki ne vsebuje elektromotorne sile, je enak zmnožku jakosti toka in upora odseka. U = I * R Na začetek... To je na kratko. Zdaj več podrobnosti ...

Ohmov zakon za odsek tokokroga: Jakost toka v odseku tokokroga je premo sorazmerna z napetostjo na koncih prevodnika in obratno sorazmerna z njegovim uporom. I=U/R Na začetek... In dokazati?!

Ohmov zakon za celotno vezje: Tok v celotnem vezju je enak razmerju med EMF vezja in njegovim skupnim uporom. jaz = ? / (R + r), kje? – EMF in (R + r) – skupni upor vezja (vsota uporov zunanjega in notranjega dela vezja). Nazaj na vrh ... Več podrobnosti ...

Priključitev ampermetra in voltmetra: Ampermeter zaporedno povežemo z vodnikom, v katerem merimo tok. Voltmeter je priključen vzporedno na vodnik, na katerem se meri napetost. R R Na začetek...

Poskus, ki pojasnjuje določanje električnega toka: Dva elektrometra z velikimi kroglami sta postavljena na določeni razdalji drug od drugega. Eden od njih je naelektren z naelektreno palico, kar je razvidno iz odklona puščice. Nato primejo vodnik za izolacijski ročaj, v sredino katerega je prispajkana neonska žarnica. Poveži naelektreno kroglico z neelektrično. Lučka za trenutek utripne. Na podlagi odstopanj puščic na elektrometrih pridejo do zaključka: leva kroglica izgubi del naboja, desna pa pridobi enak naboj. Pojasni... Nazaj na vrh...

Pomislimo, kaj se zgodi v tem poskusu: Ker se je naboj ene kroglice zmanjšal, naboj druge pa povečal, to pomeni, da so električni naboji šli skozi vodnik, ki je povezoval kroglice, kar je spremljal sij žarnice. V tem primeru pravimo, da po vodniku teče električni tok. Zakaj se naboji gibljejo po prevodniku? Odgovor je lahko samo en - električno polje. Vsak vir toka ima dva pola, en pol je pozitivno nabit, drugi pa negativno nabit. Ko tokovni vir deluje, se med njegovima poloma ustvari električno polje. Ko na te poli priključimo prevodnik, se v njem pojavi tudi električno polje, ki ga ustvari vir toka. Pod vplivom tega električnega polja se prosti naboji v prevodniku začnejo premikati po prevodniku od enega pola do drugega. Pride do urejenega gibanja električnih nabojev. To je električni tok. Če prevodnik odklopimo od vira toka, se električni tok ustavi. Na začetek...

Enota za tok je 1 amper (1 A = 1 C/s). Enota za tok je 1 amper (1 A = 1 C/s). Za vzpostavitev te enote se uporablja magnetno delovanje toka. Izkazalo se je, da se vodniki, po katerih tečejo vzporedni, enako usmerjeni tokovi, privlačijo drug drugega. Ta privlačnost je močnejša, čim daljša je dolžina teh vodnikov in čim manjša je razdalja med njimi. 1 amper je jakost toka, ki med dvema tankima neskončno dolgima vzporednima vodnikoma, ki se nahajata v vakuumu na razdalji 1 m drug od drugega, povzroči privlačnost s silo 0,0000002 N za vsak meter njune dolžine. In na desni vidite ampermeter: Nazaj na začetek ...

Sestavimo vezje iz žarnice in tokovnega vira. Ko je tokokrog sklenjen, bo lučka seveda zasvetila. Zdaj povežimo kos jeklene žice z vezjem. Svetloba bo zatemnjena. Zamenjajmo zdaj jekleno žico z nikljevo žico. Intenzivnost žarilne nitke žarnice se bo še zmanjšala. Z drugimi besedami, opazili smo oslabitev toplotnega učinka toka ali zmanjšanje tokovne moči. Zaključek izhaja iz izkušenj: dodatni prevodnik, ki je zaporedno povezan z vezjem, zmanjša tok v njem. Z drugimi besedami, prevodnik zagotavlja odpornost proti toku. Različni vodniki (kosi žice) nudijo različno odpornost proti toku. Torej je upor prevodnika odvisen od vrste snovi, iz katere je prevodnik izdelan. Nazaj na vrh ... Ali obstajajo drugi razlogi, ki vplivajo na odpornost prevodnika?

Razmislite o poskusu, prikazanem na sliki. Črki A in B označujeta konce tanke nikljeve žice, črka K pa gibljivi kontakt. S premikanjem po žici spreminjamo dolžino odseka, ki je vključen v verigo (odsek AK). Če premaknemo nožico K v levo, bomo videli, da bo žarnica gorela močneje. Če premaknete kontakt v desno, bo lučka svetila slabše. Iz tega poskusa sledi, da sprememba dolžine prevodnika, vključenega v tokokrog, povzroči spremembo njegovega upora. Na vrh ... Katere naprave obstajajo za spreminjanje dolžine vodnika?

Obstajajo posebne naprave - reostati. Načelo njihovega delovanja je enako kot v poskusu z žico, ki smo ga obravnavali. Edina razlika je v tem, da je za zmanjšanje velikosti reostata žica navita na porcelanasti valj, pritrjen v ohišje, gibljivi kontakt (pravijo: "drsnik" ali "drsnik") pa je nameščen na kovinsko palico, ki služi tudi kot dirigent. Torej, reostat je električna naprava, katere upor je mogoče spremeniti. Reostati se uporabljajo za uravnavanje toka v tokokrogu. In tretji razlog, ki vpliva na odpornost prevodnika, je njegova površina prečnega prereza. Ko se poveča, se upor prevodnika zmanjša. S spremembo njihove temperature se spreminja tudi upor prevodnikov. Na začetek...

Skozi obe žarnici teče enak tok: 0,4 A. Toda velika svetilka gori močneje, to pomeni, da deluje z večjo močjo kot majhna. Izkazalo se je, da je moč lahko drugačna z enako jakostjo toka? V našem primeru je napetost, ki jo ustvarja usmernik, manjša od napetosti, ki jo ustvarja mestno električno omrežje. Zato je pri enaki jakosti toka trenutna moč v tokokrogu z nižjo napetostjo manjša. Po mednarodni pogodbi je enota električne napetosti 1 volt. To je napetost, ki pri toku 1 A ustvari tok 1 W. Na začetek... Vol - to je razumljivo. Vsi poznamo 220 V, ki se ga ne smemo dotikati. Kako pa izmeriti teh 220?

Za merjenje napetosti se uporablja posebna naprava - voltmeter. Vedno je priključen vzporedno s konci odseka tokokroga, na katerem se meri napetost. Videz šolskega demonstracijskega voltmetra je prikazan na sliki desno. Na začetek...

Eksperimentalno ugotovimo odvisnost toka od napetosti: Slika prikazuje električni tokokrog, sestavljen iz tokovnega vira - baterije, ampermetra, spirale iz nikljeve žice, ključa in voltmetra, ki je vzporedno povezan s spiralo. Zaprite tokokrog in zabeležite odčitke instrumenta. Nato se na prvo baterijo priključi druga baterija istega tipa in tokokrog se ponovno sklene. Napetost na tuljavi se podvoji, ampermeter pa bo pokazal dvakrat večji tok. Pri treh baterijah se napetost na tuljavi potroji, tok pa za prav toliko. Izkušnje torej kažejo, da ne glede na to, kolikokrat se poveča napetost, ki se uporablja za isti vodnik, se jakost toka v njem poveča za enako količino. Z drugimi besedami, tok v prevodniku je neposredno sorazmeren z napetostjo na koncih prevodnika. No, potem pa... Lahko se vrnemo na začetek...

Da bi odgovorili na vprašanje, kako je tok v vezju odvisen od upora, se obrnemo na izkušnje. Slika prikazuje električni krog, v katerem je vir toka baterija. V to vezje so po vrsti vključeni vodniki z različnimi upornostmi. Napetost na koncih prevodnika med poskusom vzdržujemo konstantno. To se spremlja z odčitki voltmetra. Tok v tokokrogu se meri z ampermetrom. Spodnja tabela prikazuje rezultate poskusov s tremi različnimi vodniki: Nadaljujte s poskusom... Nazaj na vrh...

Pri prvem poskusu je upor prevodnika 1 Ohm, tok v krogu pa 2 A. Upor drugega prevodnika je 2 Ohma, tj. dvakrat toliko, tok pa je pol močnejši. In končno, v tretjem primeru se je upor vezja štirikrat povečal, tok pa se je za toliko zmanjšal. Spomnimo se, da je bila napetost na koncih vodnikov v vseh treh poskusih enaka, enaka 2 V. Če povzamemo rezultate poskusov, pridemo do zaključka: jakost toka v prevodniku je obratno sorazmerna z uporom dirigenta. Najini dve izkušnji izrazimo v grafih: Nazaj na vrh...

Notranji odsek tokokroga, tako kot zunanji, zagotavlja nekaj upora toku, ki teče skozi njega. Imenuje se notranji upor vira. Na primer, notranji upor generatorja je posledica upora navitij, notranji upor galvanskih členov pa je posledica upora elektrolita in elektrod. Razmislimo o najpreprostejšem električnem vezju, ki ga sestavljata vir toka in upor v zunanjem vezju. Notranji odsek vezja, ki se nahaja znotraj tokovnega vira, kot tudi zunanji, ima električni upor. Upornost zunanjega odseka vezja bomo označili z R, upornost notranjega odseka pa z r. Na začetek... Nadaljujmo...

In kako je Ohm izpeljal svoj zakon za celotno vezje: emf v zaprtem vezju je enak vsoti padcev napetosti v zunanjem in notranjem odseku. Zapišimo po Ohmovem zakonu izraze za napetosti v zunanjem in notranji odseki vezja Če dodamo dobljene izraze in izrazimo iz dobljene enakosti jakost toka, dobimo formulo, ki odraža Ohmov zakon za celotno vezje. Na začetek...

Preizkusi: 1. Slika prikazuje skalo ampermetra, ki je priključen na električni krog. Kolikšen je tok v tokokrogu? A. 12 ± 1 A B. 18 ± 2 A C. 14 ± 2 A 2. Proton prileti v prostor med dvema naelektrenima palicama. Kakšni poti bo sledil? A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. Deklica je izmerila jakost toka v napravi pri različnih vrednostih napetosti na njenih sponkah. Rezultati meritev so prikazani na sliki. Kolikšna je bila najverjetnejša vrednost toka v napravi pri napetosti 0 V? A. 0 mA B. 5 mA D. 10 mA Nazaj na vrh ...

Odgovor ni pravilen ... Slabi testi ... Želim iti na začetek ... To je seveda žalostno, a morda lahko poskusimo znova?!

bravo!!! To je prav!!! Prelahko zame... Torej nazaj na začetek... Obožujem takšno igro! Ponovimo!!!

Električni tok Električni tok je urejeno (usmerjeno) gibanje električnih nabojev. Prevodni tok (tok v vodnikih) je gibanje mikronabojev v makrotelesu. Konvekcijski tok je gibanje makroskopskih nabitih teles v prostoru. Tok v vakuumu je gibanje mikronabojev v vakuumu.

Električni tok V prevodniku se pod vplivom uporabljenega električnega polja gibljejo prosti električni naboji: pozitivni - vzdolž polja, negativni - proti polju. Nosilci naboja izvajajo kompleksno gibanje: 1) kaotično s povprečno hitrostjo v ~ (10 3 ÷ 10 4 m/s), 2) usmerjeno s povprečno hitrostjo v ~ E (frakcije mm/s).

Tako je povprečna hitrost usmerjenega gibanja elektronov veliko manjša od povprečne hitrosti njihovega kaotičnega gibanja. Nizko povprečno hitrost usmerjenega gibanja pojasnjujejo njihovi pogosti trki z ioni kristalne mreže. Hkrati se vsaka sprememba električnega polja prenaša po žicah s hitrostjo, ki je enaka hitrosti širjenja elektromagnetnega valovanja - (3·10 8 m/s). Zato se gibanje elektronov pod vplivom zunanjega polja pojavi po celotni dolžini žice skoraj istočasno z uporabo signala.

Ko se naboji premikajo, je njihova ravnotežna porazdelitev motena. Posledično površina prevodnika ni več ekvipotencialna in vektor električne poljske jakosti E ni usmerjen pravokotno na površino, saj je za gibanje nabojev potrebno, da na površini obstaja E τ 0 električno polje v prevodniku, ki je enako nič le v primeru ravnotežne porazdelitve nabojev na površini prevodnika.

Pogoji za pojav in obstoj prevodnega toka: 1. Prisotnost prostih nosilcev naboja v mediju, t.j. nabiti delci, ki se lahko premikajo. V kovini so to prevodni elektroni; v elektrolitih – pozitivni in negativni ioni; v plinih - pozitivni, negativni ioni in elektroni.

Pogoji za pojav in obstoj prevodnega toka: 2. Prisotnost električnega polja v mediju, katerega energija bi se porabila za gibanje električnih nabojev. Da bi tok trajal, se mora energija električnega polja ves čas dopolnjevati, tj. potrebujete vir električne energije - napravo, v kateri se vsaka energija pretvori v energijo električnega polja.

– jakost toka je številčno enaka naboju, ki prehaja skozi presek prevodnika na časovno enoto. V SI: . Gibanje nosilcev naboja enega predznaka je enakovredno gibanju nosilcev naboja nasprotnega predznaka v nasprotno smer. Če tok ustvarjata dve vrsti nosilcev:

Zunanje sile. Elektromotorna sila. Napetost Če na nosilce toka v tokokrogu deluje samo sila elektrostatičnega polja, se nosilci premaknejo, kar vodi do izenačitve potencialov na vseh točkah tokokroga in do izginotja električnega polja. Zato je za obstoj enosmernega toka potrebna naprava v tokokrogu, ki ustvarja in vzdržuje potencialno razliko φ zaradi dela sil neelektričnega izvora. Takšne naprave imenujemo tokovni viri (generatorji - pretvarja se mehanska energija; baterije - energija kemijske reakcije med elektrodami in elektrolitom).

Zunanje sile. Elektromotorna sila. Sile tretjih oseb neelektričnega izvora, ki delujejo na naboje iz tokovnih virov. Zaradi polja zunanjih sil se električni naboji premikajo znotraj tokovnega vira proti silam elektrostatičnega polja. Posledično se na koncih zunanjega tokokroga ohranja potencialna razlika in v tokokrogu teče stalen tok.

Zunanje sile. Elektromotorna sila. Zunanje sile delujejo za premikanje električnih nabojev. Elektromotorna sila (emf - E) je fizikalna količina, ki jo določa delo zunanjih sil pri premikanju enega pozitivnega naboja

Ohmov zakon za homogeni odsek vezja Odsek vezja, ki ne vsebuje vira EMF, se imenuje homogen. Ohmov zakon v integralni obliki: jakost toka je premo sorazmerna s padcem napetosti na homogenem odseku vezja in obratno sorazmerna z uporom tega odseka.

Ohmov zakon ni univerzalno razmerje med tokom in napetostjo. a) Tok v plinih in polprevodnikih je podrejen Ohmovemu zakonu le pri majhnih U. b) Tok v vakuumu se ne podreja Ohmovemu zakonu. Boguslavsky-Langmuirjev zakon (zakon 3/2): I ~ U 3/2. c) pri obločni razelektritvi - ko tok narašča, napetost pada. Neupoštevanje Ohmovega zakona je posledica odvisnosti upora od toka.

Ohmov zakon V SI se upor R meri v ohmih. Vrednost R je odvisna od oblike in velikosti prevodnika ter od lastnosti materiala, iz katerega je izdelan. Za valjasti prevodnik: kjer je ρ električna upornost [Ohm m], za kovine je njegova vrednost približno 10 –8 Ohm m.

Upornost prevodnika je odvisna od njegove temperature: α je temperaturni koeficient upora za čiste kovine (pri ne zelo nizkih temperaturah α 1 / 273 K -1, ρ 0, R 0 sta upornost in upornost prevodnika). prevodnik pri t = 0 o C. Takšno odvisnost ρ(t) pojasnjujemo z dejstvom, da se z naraščajočo temperaturo poveča intenzivnost kaotičnega gibanja pozitivnih ionov kristalne rešetke, smerno gibanje elektronov pa je zavirano.

Ohmov zakon za neenoten odsek vezja Neenoten je odsek vezja, ki vsebuje vir emf. Zaprto vezje vsebuje vir emf, ki v smeri 1–2 spodbuja gibanje pozitivnih nabojev. E je poljska jakost Coulombovih sil, E st je poljska jakost zunanjih sil.

Ohmov zakon za nehomogen odsek vezja Delo, ki ga opravijo Coulombove in zunanje sile, da premaknejo en sam pozitivni naboj q 0+, je padec napetosti (napetost). Ker sta bili točki 1, 2 izbrani poljubno, veljajo dobljene relacije za katerikoli dve točki električnega tokokroga:

Delo in moč električnega toka Joule-Lenzov zakon Ko prosti elektroni trčijo ob ione kristalne mreže, prenesejo na ione odvečno kinetično energijo, ki jo pridobijo med pospešenim gibanjem v električnem polju. Zaradi teh trkov se poveča amplituda nihanja ionov v bližini vozlišč kristalne mreže (toplotno gibanje ionov postane intenzivnejše). Posledično se prevodnik segreje: temperatura je merilo intenzivnosti kaotičnega gibanja atomov in molekul. Sproščena toplota Q je enaka delu, ki ga opravi tok A.

Kirchhoffovi zakoni Uporabljajo se za izračun razvejanih enosmernih tokokrogov. Nerazvejano električno vezje je vezje, v katerem so vsi elementi vezja zaporedno povezani. Element električnega vezja je vsaka naprava, vključena v električni tokokrog. Vozlišče električnega vezja je točka v razvejanem vezju, kjer se steka več kot dva vodnika. Veja razvejanega električnega tokokroga je odsek tokokroga med dvema vozliščema.

Drugi Kirchhoffov zakon (posplošen Ohmov zakon): v katerem koli zaprtem tokokrogu, poljubno izbranem v razvejanem električnem tokokrogu, je algebraična vsota zmnožkov jakosti toka I i in upornosti ustreznih odsekov R i tega tokokroga enaka algebraična vsota emf. v tokokrogu.

Drugi Kirchhoffov zakon Tok velja za pozitivnega, če njegova smer sovpada s konvencionalno izbrano smerjo prečkanja vezja. E.m.f. velja za pozitivno, če je smer obvoda od – do + tokovnega vira, tj. e.m.f. ustvarja tok, ki sovpada s smerjo obvoda.

Postopek za izračun razvejanega tokokroga: 1. Poljubno izberite in na risbi označite smer toka v vseh odsekih tokokroga. 2. Preštejte število vozlišč v verigi (m). Napišite prvi Kirchhoffov zakon za vsako od (m-1) vozlov. 3. Izberemo poljubno zaprte konture v vezju, poljubno izberemo smeri prečkanja kontur. 4. Zapišite drugi Kirchhoffov zakon za konture. Če je veriga sestavljena iz p-vej in m-vozlišč, potem je število neodvisnih enačb 2. Kirchhoffovega zakona (p-m+1).

Diapozitiv 1

Učiteljica fizike na energetski tehnični šoli Nevinnomyssk Pak Olga Ben-Ser
"Električni tok v plinih"

Diapozitiv 2

Postopek pretakanja toka skozi pline imenujemo električna razelektritev v plinih. Razpad molekul plina na elektrone in pozitivne ione imenujemo ionizacija plina
Pri sobni temperaturi so plini dielektriki. Segrevanje plina ali njegovo obsevanje z ultravijoličnimi, rentgenskimi in drugimi žarki povzroči ionizacijo atomov ali molekul plina. Plin postane prevodnik.

Diapozitiv 3

Nosilci naboja nastanejo samo med ionizacijo. Nosilci naboja v plinih – elektroni in ioni
Če se ioni in prosti elektroni znajdejo v zunanjem električnem polju, potem se začnejo premikati smerno in ustvarjajo električni tok v plinih.
Mehanizem električne prevodnosti plinov

Diapozitiv 4

Nesamostojno praznjenje
Pojav električnega toka, ki teče skozi plin, opažen le pod pogojem zunanjega vpliva na plin, se imenuje nesamostojna električna razelektritev. Če na elektrodah ni napetosti, bo galvanometer, priključen na tokokrog, pokazal nič. Z majhno potencialno razliko med elektrodama cevi se nabiti delci začnejo premikati in pride do plinske razelektritve. Vendar vsi nastali ioni ne dosežejo elektrod. Ko se potencialna razlika med elektrodama cevi poveča, se poveča tudi tok v tokokrogu.

Diapozitiv 5

Nesamostojno praznjenje
Pri določeni napetosti, ko v tem času do elektrod pridejo vsi nabiti delci, ki jih v plinu tvori ionizator na sekundo. Tok doseže nasičenost. Tokovno-napetostne karakteristike nesamovzdržne razelektritve

Diapozitiv 6

Pojav električnega toka, ki poteka skozi plin, neodvisno od zunanjih ionizatorjev, se imenuje neodvisna plinska razelektritev v plinu. Elektron, pospešen z električnim poljem, na poti do anode trči z ioni in nevtralnimi molekulami. Njegova energija je sorazmerna poljski jakosti in povprečni prosti poti elektrona. Če kinetična energija elektrona presega delo, ki ga je treba opraviti za ionizacijo atoma, se elektron ob trku z atomom ionizira, kar imenujemo ionizacija z elektronskim udarom.
Pod vplivom močnega električnega polja se lahko začne plazovito povečevanje števila nabitih delcev v plinu. V tem primeru ionizator ni več potreben.
Samopraznjenje

Diapozitiv 7

Diapozitiv 8

Koronsko razelektritev opazimo pri atmosferskem tlaku v plinu, ki se nahaja v zelo nehomogenem električnem polju (blizu konic, visokonapetostnih žic itd.), katerega svetlobno območje je pogosto podobno koroni (zato se imenuje korona).
Vrste samopraznjenja

Diapozitiv 9

Iskričasta razelektritev – prekinitvena razelektritev v plinu, ki se pojavi pri visoki električni poljski jakosti (približno 3MV/m) v zraku pri atmosferskem tlaku. Iskričasta razelektritev za razliko od koronske razelektritve povzroči razpad zračne reže. uporaba: strelovanje, za vžig gorljive zmesi v motorju z notranjim zgorevanjem, elektroiskrična obdelava kovin
Vrste samopraznjenja

Diapozitiv 10

Obločna razelektritev - (električni oblok) razelektritev v plinu, ki se pojavi pri atmosferskem tlaku in majhni potencialni razliki med tesno razporejenimi elektrodami, vendar jakost toka v električnem obloku doseže več deset amperov. Uporaba: reflektorji, električno varjenje, rezanje ognjevzdržnih kovin.
Vrste samopraznjenja