Вопрос 1!

Электрический ток. Условия существования электрического тока. Сила тока.

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Электрический ток имеет определённое направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Направление тока совпадает с направлением напряжённости электрического тока, создающего ток.

Действия тока:

1. Тепловое (для работы электронагревательных приборов, сварка).

2. Химическое (для получения чистых металлов).

3. Магнитное.

4. Физиологическое (сокращение мышц организма).

Электрическая цепь – совокупность различных устройств и соединяющих их проводов, по которым проходит электрический ток.

Элементы электрической цепи (элемент – составная часть сложного):

1) Источник тока (аккумулятор, генератор, фотоэлементы).

2) Потребитель.

3) Соединительные провода.

Сила тока и плотность тока.

Заряд, перенесённый в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.

I=q/t. (I)=А.

Сила тока – отношение заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени. Если сила тока со временем не меняется, то ток называется постоянным.

Сила тока, подобно заряду, - величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной.

Плотность тока равна отношению силы тока в проводнике к площади сечения проводника. (J). J = I/S = q/St/ (j = A/м2).

Сила тока. I = q0nSV где q0 – элементарный заряд, n – концентрация элементарного заряда, V – скорость. Скорость заряженных частиц (электронов) в проводнике очень мала – около 0,1 мм/с.

Условия, необходимые для существования электрического тока.

• Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо, во-первых, наличие свободных заряженных частиц.

• Для создания и поддержания упорядоченного движения, заряженных частиц необходима, во-вторых, действующая на них в определённом направлении.

• Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц.

• Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника в соответствии с формулой существует разность потенциалов.

E = U/d. Когда разность потенциалов не меняется во времени, ток проводнике устанавливается постоянный электрический ток

Вопрос 2!

Электродвижущая сила. Закон Ома для участка цепи и замкнутой цепи.

Внутри источника происходит разделение положительных и отрицательных зарядов под действием сторонних сил (неэлектрических).

Две части цепи:

I. Однородный участок (внешняя часть) – не имеет источника тока.

II. Неоднородный участок (внутренняя часть) – источник тока.

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (т.е. кулоновских), называют сторонними силами.

Сторонние силы совершают работу в замкнутой цепи по перемещению электрических зарядов. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному).

Электродвижущая сила (ЭДС) в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду. E = Acт/q.

ЭДС выражают в вольтах. E = Дж/Кл = В (вольт).

ЭДС – энергетическая характеристика источника тока. ЭДС измеряют вольтметром, который подключают к зажимам источника и размыкают цепь.

Работа по перемещению единичного заряда – это удельная работа сторонних сил на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.

Впервые вольт-амперную характеристику металлических проводников и растворов электролитов установил немецкий учёный ГЕОРГ ОМ, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название Закона Ома.

Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R. I = U/R.

Справедливость закона Ома доказать экспериментально довольно трудно, т.к. разность потенциалов на участке металлического проводника даже при большой силе тока мала, так как мало сопротивление проводника.

Сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС цепи к её полному сопротивлению. I = E/R+r где r – внутреннее сопротивление (сопротивление источника тока). Т.к. r – мало и если R стремиться к 0, то I = E/r – ток «короткого замыкания». Сила тока зависит от трёх величин: ЭДС, сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.