Закон Ома. Сопротивление. Зависимость сопротивления проводника от температуры.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

 

Электрический ток.

Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо:

ü наличие свободных заряженных частиц;

ü наличие силы, действующей на заряды.

Электрический ток может быть получен только в веществе, в котором имеются свободные заряженные частицы. Чтобы они пришли в движение, нужно создать в проводнике электрическое поле.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Действия электрического тока: тепловое; химическое; магнитное.

Сила тока равна отношению заряда Dq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Dt, к этому интервалу времени. . [I]= . Единица силы тока Ампер. Сила тока измеряется амперметром, который включают в цепь последовательно.

Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника. I=q*n*v*S.

Величину j, характеризующую быстроту переноса заряда в проводнике через единицу площади его поперечного сечения, называют плотностью тока.

Э.Д.С. источника электрической энергии.

Сторонние силы совершают работу по перемещению носителей зарядов внутри источника тока, за счет других видов энергии (химической, механической).

Величину, характеризующую зависимость электрической энергии, приобретенной зарядом в генераторе, от внутреннего устройства последнего, называют электродвижущей силой генератора и обозначают э.д.с. Электродвижущую силу генератора измеряют работой сторонних сил, выполненной при перемещении единичного положительного заряда:

 

[ЭДС]=

 

Закон Ома. Сопротивление. Зависимость сопротивления проводника от температуры.

 

I – сила тока, [А]; U – напряжение, [В]; R - сопротивление, [Ом].

Сила тока для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка.

Закон Ома:

 

 

Зависимость между током и напряжением называется вольтамперной характеристикой. (ВАХ).

I,A

 

U, В

 

4. Сопротивление – способность проводника препятствовать прохождению электрического тока. Из закона Ома . Зависит от материала проводника, его геометрических размеров.

 

 

R_t=R₀*(1+at) – зависимость сопротивления проводника от температуры.

R_t – сопротивление при температуре t, [Ом];

R₀ – сопротивление при температуре 0⁰С, [Ом];

a - температурный коэффициент, [1/⁰С];

t – температура, ⁰C.

 

Основные формулы:

- Сила тока;

- Сила тока;

j=q*n*v*S – Плотность тока;

- электродвижущая сила;

- Закон Ома;

- Сопротивление проводника;

R_t=R₀*(1+at) – Зависимость сопротивления проводника от температуры.

Заполните таблицу:

Физические величины	Единицы измерения	Обозначение
Сила тока Напряжение Сопротивление Концентрация Электрический заряд Удельное сопротивление Длина проводника Площадь поперечного сечения проводника Температурный коэффициент сопротивления

Решите задачи:

Задачи на оценку «3»:

1. Что покажет гальванометр, если через него за 10 мин прошло 18 Кл электричества?

2. Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом выполнена из никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм². Какова длина проволоки?

3. Найти силу тока в стальном проводнике длиной 10 м и сечением 2 мм², на который подано напряжение 12 мВ.

Задачи на оценку «4»:

4. Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за 1 нс при силе тока 32 мкА?

5. Необходимо изготовить реостат, рассчитанный на 6 Ом из никелинового провода диаметром 0,80 мм. Какой длины проводник необходимо взять? Каким будет падение напряжения на полностью включенном реостате при силе тока 1,5 А?

Задачи на оценку «5»:

6. Какое количество меди следует израсходовать на электропровод длиной 5 км, чтобы его сопротивление было 5 Ом? (ответ: 747,6 кг).

Домашнее задание № 18:

 

Задачи на оценку «3»:

1. Реостат изготовлен из никелиновой проволоки длиной 15 м и сечением 1 мм². Какой ток пойдет через полностью введенный реостат, если напряжение на его зажимах поддерживать 12 В? Каково сопротивление реостата, если удельное сопротивление никелина ρ = 4,2*10^–7 Ом*м?

 

Задачи на оценку «4»:

2. При включении в электрическую цепь проводника диаметром 0,5 мм и длиной 4,5 м разность потенциалов на его концах оказалась 12 В при токе в 1 А. Чему равно удельное сопротивление материала проводника?

 

Задачи на оценку «5»:

3. Определить сколько по весу потребуется меди для изготовления проволоки сопротивлением 1,72 Ом и сечением 0,5 мм², если удельное сопротивление меди 1,68*10^-8 Ом*м, а плотность меди 8,9*10 ³ кг/м³ (ответ: 2,2 Н)

Теоретические вопросы:

1. Что такое электрический ток?

2. Как определить направление электрического тока?

3. Условия существования тока.

4. Источники тока, де￿￿твия тока.

5. ЭДС источника тока.

6. Что такое сила тока? Единица измерения силы тока?

7. Закон Ома для участка цепи. Вольт-амперная характеристика (ВАХ).

8. Что таккое сопротивление? Единица измерения сопротивления?

9. От чего зависит сопротивление проводника?

10. Что такое удельное сопротивление проводника?

11. Как зависит сопротивление проводника от температуры?

12. Сверхпроводимость.

 

Литература:

1. Кабардин О.Ф. Физика. Справочные материалы. § 43.

2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Физика. § 16.1 – 16.2, 16.11 – 16.12, глава 17.

3. Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б. Физика – 10. § 53 - 57.