Работа и мощность электрического тока

Электризация тел

Еще в глубокой древности было известно, что если потереть янтарь о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Позднее это же свойство было обнаружено у других веществ (стекло, эбонит и др.). Это явление называется электризацией; тела же, способные притягивать к себе после натирания другие предметы, — наэлектризованными. Явление электризации объяснялось на основании гипотезы о существовании зарядов, которые приобретает наэлектризованное тело.

Электризация тел происходит при их соприкосновении и электризуются оба предмета. Электрический заряд может передаваться от одного тела к другому.

3.2. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов.

1. Существуют заряды двух видов: положительные (+) и отрицательные (-). Положительный заряд возникает при трении стекла о кожу или шелк, а отрицательный — при трении янтаря (или эбонита) о шерсть.

2. Заряды (или заряженные тела) взаимодействуют друг с другом. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются.

Объяснить, почему тела электризуются (т. е. заряжаются) при трении, стало возможным после открытия электрона и изучения строения атома. Как известно, все вещества состоят из атомов; атомы, в свою очередь, состоят из элементарных частиц — отрицательно заряженных электронов, положительно заряженных протонов и нейтральных частиц — нейтронов. Электроны и протоны являются носителями элементарных (минимальных) электрических зарядов.

Элементарный электрический заряд (е) — это наименьший электрический заряд, положительный или отрицательный, равный величине заряда электрона:

е = 1,6021892(46) • 10 19 Кл.

Протоны и нейтроны (нуклоны) составляют положительно заряженное ядро атома, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны, число которых равно числу протонов, так что атом в целом электронейтрален.

В обычных условиях тела, состоящие из атомов (или молекул), электрически нейтральны. Однако в процессе трения часть электронов, покинувших свои атомы, может перейти с одного тела на другое. Перемещения электронов при этом не превышают размеров межатомных расстояний. Но если тела после трения разъединить, то они окажутся заряженными: тело, которое отдало часть своих электронов, будет заряжено положительно, а тело, которое их приобрело, — отрицательно.

Итак, тела электризуются, т. е. получают электрический заряд, когда они теряют или приобретают электроны

Закон сохранения электрического заряда

Когда происходит электризация тела, то есть когда отрицательный заряд частично отделяется от связанного с ним положительного заряда, выполняется закон сохранения электрического заряда. Закон сохранения заряда справедлив для замкнутой системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы. Закон сохранения электрического заряда формулируется следующим образом:

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной:

q₁ + q₂ + q₃ + ... + q_n = const

где q₁, q₂ и т.д. – заряды частиц.

3.4 . Электрическое поле. Проводники и диэлектрики.

Электрические заряды способны взаимодействовать на расстоянии, в безвоздушном пространстве, причем чем ближе находятся заряженные тела тем больше взаимодействие.

Майкл Фарадей и Джеймс Максвелл.

Электрическое поле- это особый вид материи, отличающийся от вещества.

Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный в него электрический заряд, называется электрической силой.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Диэлектриками (изоляторами) называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Постоянный электрический ток. Сила тока. Напряжение.

Электрическим током называется упорядоченное направленное движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле, которое создаётся между полюсами источника тока. Во всех источниках выполняется работа по разделению зарядов и их накопление на полюсах источника тока. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой – отрицательно.. Таким образом, в источнике тока происходит превращение какой-либо энергии в энергию электрического поля

Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Действия электрического тока.

Тепловое действие тока.

Химическое действие тока.

Магнитное действие тока.

Ток направлен от отрицательного полюса источника к положительному.

Сила тока. Единицы силы тока.

Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1с, определяет силу тока в цепи.

Сила тока равна отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения.

Сила взаимодействия проводников с током зависит от длины проводников, расстояния между ними, среды, в которой находятся проводники.

За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки таких параллельных проводников длиной 1м взаимодействуют с силой 2·10^-7Н это равно 1А.

Единица измерения электрического заряда 1Кл= 1А·1с

За единицу электрического заряда принимают электрический заряд, проходящий сквозь поперечное сечение проводника при силе тока 1А за время 1с.

Амперметр - прибор для измерения силы тока

Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.

Электрическое напряжение. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток называют работой тока. Это величина определяет новую физическую величину, называемую электрическим напряжением.

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

Единицы напряжения.

За единицу напряжения принимают такое электрическое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1Кл по этому проводнику равна 1Дж.

1В=1Дж/Кл

Вольтметр. Измерение напряжения.

Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Параллельное соединение.

Электрическое сопротивление

Сила тока в цепи зависит не только от напряжения, но и от свойств проводников, включенных в цепь, проводники обладают различным электрическим сопротивлением. Обозначается R.

За единицу сопротивления принимают 1Ом -сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу.

1Ом=1В/А.

Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Сопротивление проводника из данного вещества длиной 1м, площадью поперечного сечения 1м² называется удельным сопротивлением этого вещества (ρ). В системе СИ:

3.7. Закон Ома для участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Последовательное сопротивление проводников.

При последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одинакова.

I=I₁=I₂

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

R=R₁+R₂

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

U=U₁+U₂

Параллельное соединение проводников.

Напряжение на участках цепи с параллельно соединенными проводниками одинаково.

U=U₁=U₂

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.

I=I₁+I₂

Общее сопротивление цепи при параллельном соединении уменьшается и становится меньше сопротивления каждого из проводников входящих в цепь.

n- количество параллельно соединенных проводников.

Работа и мощность электрического тока

Чтобы определить работу электрического тока на участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему:

А=Uq

q=It

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 электрического тока – это работа, совершаемая током за единицу времени .

A=UIt

в СИ: 1Вт=1Дж\с

Работа (А)- Джоуль Дж

Напряжение (U)-вольт В (вольтметр)-прибор для измерения

Сила тока (I)- ампер А (амперметр)- прибор

Сопротивление (R)- Ом (резистор)-прибор

Мощность (Р)- Ватт Вт (ваттметр)- прибор

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 89; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!