Занятие 30. Постоянный ток.
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Такими заряженными частицами в проводниках – веществах, проводящих электрический ток, – являются электроны, а в жидкостях заряженные ионы, в газах – ионы и электроны, в полупроводниках – электроны и дырки. Для возникновения электрического тока в проводнике, необходимо создать электрическое поле, которое поддерживается источниками электрического тока.
Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения:
|
|
,Сила тока в СИ измеряется в амперах (А), а электрический заряд – в кулонах (Кл). Сила тока измеряется амперметром.
Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов) сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению (закон Ома):
|
Коэффициент пропорциональности R называется электрическим сопротивлением и измеряется в омах (Ом). Причиной электрического сопротивления является взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки.
Электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:
|
Коэффициент пропорциональности ρ – удельное сопротивление – зависит только от вида металла.
Общее сопротивление R последовательно соединенных проводников R1 и R2 равно сумме их сопротивлений:
R = R1 + R2. |
Общее сопротивление R параллельно соединенных проводников рассчитывается по формуле
|
При протекании тока через растворы и расплавы электролитов наблюдается выделение вещества на электродах, это явление называется – электролизом.
Массу вещества выделившегося на электроде можно рассчитать по формуле m=kq=kIt - первый закон Фарадея,
где
- электрохимический эквивалент.
Задачи для фронтального решения:
1) При протекании постоянного тока силой 3,2 мА через поперечное сечение проводника прошло 18·1018 электронов. Определить в минутах время протекания тока.
2) Предел измерения вольтметра 100 мВ. Добавочное сопротивление 4 кОм, подключенное к вольтметру, увеличивает предел его измерения до 400 мВ. Какое добавочное сопротивление надо подключить к вольтметру, чтобы предел измерения составил 1,6 В?
3) К батарее с U = 12В подключены последовательно амперметр и вольтметр. Когда параллельно вольтметру подключили сопротивление, то показание амперметра утроилось, а показание вольтметра уменьшилось в три раза. Определить показание вольтметра до подсоединения сопротивления
4
)
В электрической цепи, схема которой
изображена на рисунке, показание
амперметра равно
… 
5) На схеме, изображенной на рисунке, показание амперметра равно …
1)2А 2)1,5А 3) 1 А 4) 0,75А 5) 0,5 А
6) На схеме, изображенной на рисунке, модуль разности потенциалов между точками В и С равен …
1) 12 В 2) 14 В 3) 16 В
4) 18 В 5) 20 В
7) Электрическая цепь составлена из двух кусков провода, соединенных последовательно, различной длины и материала, но одинакового сечения и подключена к источнику. Известно, что тепловые потери в проводниках одинаковы. Определить соотношение между длиной и удельным сопротивлением проводников.
1)
2)
3)
4)
5)
8) Конденсаторы емкости С1 и С2 и резисторы сопротивления которых R1, R2, R3, включены в электрическую цепь, как показано на рисунке. Напряжение U0 известно. Установившийся заряд на конденсаторе С2 равен …
1)
2)
3)
4)
5)
9) Если увеличить длину проводника вдвое, не изменяя приложенной к нему разности потенциалов и поперечного сечения проводника, то плотность тока в проводнике …
1) увеличится в 4 раза 2) увеличится в 2 раза
3) не изменится 4) уменьшится в 2 раза
5) уменьшится в 4 раза
10) Если увеличить вдвое силу тока в проводнике, не изменяя его длину и поперечное сечение, то средняя скорость направленного движения электронов в проводнике …
1) увеличится в 4 раза 2) увеличится в 2 раза
3) не изменится 4) уменьшится в 2 раза
5) уменьшится в 4 раза
Задачи для самостоятельного решения:
1) Найдите сопротивление нихромовой проволоки диаметром 1 мм и массой 869 г. Плотность нихрома 7900 кг/м3, удельное сопротивление 10-6 Ом·м.
2) Сколько резисторов по 80 Ом каждый надо соединить параллельно, чтобы общее сопротивление составило 4 Ом?
3) Вольтметр, соединенный последовательно с сопротивлением 5 кОм, при подключении к источнику тока напряжением 140 В показал 120 В. Определить сопротивление вольтметра.
4) Гирлянда из 15 одинаковых лампочек, соединенных параллельно, подключена к источнику тока напряжением 210В. Определить силу тока; потребляемую гирляндой, если сопротивление одной лампочки 4,5 кОм.
5) На схеме, изображенной на рисунке, показание амперметра равно …
1) 1А 2) 2 А 3) 3 А
4) 4А 5) 6 А
6) На схеме, изображенной на рисунке, показание амперметра равно …
1) 2А 2) 4 А 3) 6 А 4) 8А 5) 10 А
7) На схеме, изображенной на рисунке, показание амперметра равно ...
1) 0,5А 2) 1 А 3) 1,5 А 4) 2А 5) 2,5 А
8) Какое дополнительное сопротивление и как нужно подключить к вольтметру с внутренним сопротивлением 1 кОм для расширения его предела измерения в 10 раз?
1) параллельно 10 кОм
2) последовательно 10 кОм
3) параллельно 9 кОм
4) последовательно 9 кОм
5) параллельно 11 кОм
9 ) Конденсаторы емкости С1 и С2 и резисторы сопротивления которых R1, R2, R3, включены в электрическую цепь, как показано на рисунке. Напряжение U0 известно. Установившийся заряд на конденсаторе С1 равен …
1)
2)
3)
4)
5)
10) Четыре сопротивления, по 300 Ом каждое, соединили сначала последовательно, затем параллельно. Как при этом изменилось общее сопротивление?
1) увеличится в 4 раза 2) увеличится в 16 раза
3) не изменится 4) уменьшится в 16 раза
5) уменьшится в 4 раза
Рекомендуемое домашнее задание:
вопросы В3 тестов 2,3,4,5,8,9,10,11,12,13.
А17 тестов 2.3.4,5.8,11 .