7. Понятие о напряжении и электродвижущей силе.

На электрические заряды действует электромагнитное поле - электростатическое (кулоновское) и магнитное, упорядоченное движение может вызвать диффузия, разность температур и т. д.

Полная работа по перемещению заряда находится:

, где - работа по перемещению заряда сторонними силами (не электростатическими).

Разделим правую и левую части уравнения на величину заряда q.

П ринято называть U= напряжением [B], Вольт, - разностью потенциалов , Вольт, = ε - электродвижущей силой- ЭДС , Вольт.

Напряжение – физическая величина, равная полной работе по перемещению единичного заряда.

ЭДС – физическая величина, равная работе по перемещению заряда сторонними силами.

Разность потенциалов – физическая величина, равная работе по перемещению заряда кулоновскими силами.

Отсюда ε , тогда закон Ома для неоднородного участка цепи (содержащего источники тока) будет выглядеть

Если на участке цепи отсутствует источник тока, то ε=О, а напряжение равно разности потенциалов. Напряжение измеряется вольтметром.

Часто так и говорят: "Напряжение на конденсаторе, напряжение на лампе и т.д."

Тогда закон Ома для участка цепи не содержащего ЭДС запишется

Вольт-амперная характеристика металла (зависимость силы тока от напряжения) - прямая линия.

Э.Д.С. является характеристикой всякого источника электрической энергии, например гальванического элемента.

Опустим в серную кислоту электрод из цинка.

Кислота растворяет цинковый электрод (идет химическая реакция). Ионы цинка Z_n ⁺ переходят в раствор кислоты - он заряжается положительно, а цинковый электрод с избытком электронов отрицательно. Между ними возникает разность потенциалов.

Опустим два цинковых электрода. Оба цинковых электрода зарядятся отрицательно, но между ними не будет разности потенциалов, т.к. заряды их одинаковы.

Опустим в раствор кислоты цинковый и медный электроды. Оба они зарядятся отрицательно, однако, цинк активней меди и его заряд будет больше. Поэтому между цинковым и медным электродом возникает разность потенциалов, и если их соединить в цепи возникает электрический ток. Напряжение между электродами можно измерить. При разомкнутой цепи оно равно Э.Д. С. источника электрической энергии.

В данном случае за счёт энергии химической реакции происходит разделение зарядов и создаётся электрическое поле между электродами. Такие источники электрической энергии называются химическими источниками.

Источник электрической энергии должен разделять заряды и создавать электрическое поле за счёт других видов энергии.

Вопросы:

1. Чему равна полная работа по перемещению заряда?

2. Что называется напряжением?

3. Что называется электродвижущей силой?

4. Что называется разностью потенциалов?

5. Запишите закон Ома для неоднородного участка цепи.

6. Запишите закон Ома для однородного участка цепи.

7. Как выглядит воль-амперная характеристика металлического проводника?

8. Каким прибором измеряется напряжение?

9. В каких единицах измеряется напряжение?

10. В каких единицах измеряется эдс?

11. В каких единицах измеряется разность потенциалов?

Домашнее Задание 7

1. Вычислите сопротивление нихромовой проволоки, длина которой 150 м, а площадь поперечного сечения 0,2 мм².

750 Ом

2. Определите удельное сопротивление проводника, если его длина 1,2 м, площадь поперечного сечения 0,4 мм², а сопротивление 1,2 Ом.

0,4 Ом·мм²/м

3. Вычислите работу, совершенную в проводнике при прохождении по нему 50 Кл электричества, если напряжение на его концах равно 120 В.

6 кДж

4. Чему равно напряжение на участке цепи, на котором совершается работа 800 Дж при прохо­ждении по участку 50 Кл электричества?

5. 16 В

6. Разность потенциалов на участке, содержащем ЭДС - равна 10 В. ЭДС равна 20 В. Определить силу тока, проходящую в цепи.