Электричество раздел физика – Элементарный учебник физики, Электричество и магнетизм , Том 2, Ландсберг Г.С., 2001

Содержание

Электродинамика — Википедия

Электродина́мика — раздел физики, изучающий электромагнитное поле в наиболее общем случае (то есть, рассматриваются переменные поля, зависящие от времени) и его взаимодействие с телами, имеющими электрический заряд (электромагнитное взаимодействие)[1]. Предмет электродинамики включает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитное излучение (в разных условиях, как свободное, так и в разнообразных случаях взаимодействия с веществом), электрический ток (вообще говоря, переменный) и его взаимодействие с электромагнитным полем (электрический ток может быть рассмотрен при этом как совокупность движущихся заряженных частиц). Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как осуществляющееся посредством электромагнитного поля, и, следовательно, также является предметом электродинамики.

Чаще всего под термином электродинамика по умолчанию понимается классическая электродинамика, описывающая только непрерывные свойства электромагнитного поля посредством системы уравнений Максвелла; для обозначения современной квантовой теории электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами обычно используется устойчивый термин

квантовая электродинамика. Термин «электродинамика» ввёл Андре-Мари Ампер, опубликовавший в 1823 году работу «Конспект теории электродинамических явлений».

Основные понятия, которыми оперирует электродинамика, включают в себя:

  • Электромагнитное поле — это основной предмет изучения электродинамики, вид материи, проявляющийся при взаимодействии с заряженными телами. Исторически разделяется на два поля:
    • Электрическое поле — создаётся любым заряженным телом или переменным магнитным полем, оказывает воздействие на любое заряженное тело.
    • Магнитное поле — создаётся движущимися заряженными телами, заряженными частицами, имеющими спин, и переменными электрическими полями, оказывает воздействие на движущиеся заряды и заряженные тела, имеющие спин. (Понятие спина в обменном взаимодействии тождественных частиц учитывается в квантовой механике и представляет собой чисто квантовый эффект, исчезающий при предельном переходе к классической механике.)
  • Электрический заряд — это свойство тел, позволяющее им взаимодействовать с электромагнитными полями: создавать эти поля, будучи их источниками, и подвергаться (силовому) действию этих полей.
  • Электромагнитный потенциал — 4-векторная физическая величина, полностью определяющая распределение электромагнитного поля в пространстве. В трехмерной формулировке электродинамики из него выделяют:
  • Вектор Пойнтинга — векторная физическая величина, имеющая смысл плотности потока энергии электромагнитного поля.

Основными уравнениями, описывающими поведение электромагнитного поля и его взаимодействие с заряженными телами являются:

  • Уравнения Максвелла, определяющие поведение свободного электромагнитного поля в вакууме и среде, а также генерацию поля источниками. Среди этих уравнений можно выделить:
  • Выражение для силы Лоренца, определяющее силу, действующую на заряд, находящийся в электромагнитном поле.
  • Закон Джоуля — Ленца, определяющий величину тепловых потерь в проводящей среде с конечной проводимостью, при наличии в ней электрического поля.

Частными уравнениями, имеющими особое значение являются:

Основным содержанием классической электродинамики является описание свойств электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными телами (заряженные тела «порождают» электромагнитное поле, являются его «источниками», а электромагнитное поле в свою очередь действует на заряженные тела, создавая электромагнитные силы). Это описание, кроме определения основных объектов и величин, таких как электрический заряд, электрическое поле, магнитное поле, электромагнитный потенциал, сводится к уравнениям Максвелла в той или иной форме и формуле силы Лоренца, а также затрагивает некоторые смежные вопросы (относящиеся к математической физике, приложениям, вспомогательным величинам и вспомогательным формулам, важным для приложений, как например вектор плотности тока или эмпирический закона Ома). Также это описание включает вопросы сохранения и переноса энергии, импульса, момента импульса электромагнитным полем, включая формулы для плотности энергии, вектора Пойнтинга и т. п.

Иногда под электродинамическими эффектами (в противоположность электростатике) понимают те существенные отличия общего случая поведения электромагнитного поля (например, динамическую взаимосвязь между меняющимися электрическим и магнитным полем) от статического случая, которые делают частный статический случай гораздо более простым для описания, понимания и расчётов.

Специальные разделы электродинамики[править | править код]

  • Электростатика описывает свойства статического (не меняющегося со временем или меняющегося достаточно медленно, чтобы «электродинамическими» эффектами можно было пренебречь, то есть, когда в уравнениях Максвелла можно отбросить, из-за их малости, члены с производными по времени) электрического поля и его взаимодействия с электрически заряженными телами (электрическими зарядами), которые также неподвижны или движутся с достаточно малыми скоростями (или, быть может, если есть и быстро движущиеся заряды, но они достаточно малы по величине), чтобы создаваемые ими поля можно было приближенно рассматривать как статические. Обычно при этом подразумевается и отсутствие (или пренебрежимая малость) магнитных полей.[2]
  • Магнитостатика исследует постоянные токи (и постоянные магниты) и постоянные магнитные поля (поля не меняются во времени или меняются настолько медленно, что быстротой этих изменений в расчёте можно пренебречь), а также их взаимодействие.
  • Электродинамика сплошных сред рассматривает поведение электромагнитных полей в сплошных средах.
  • Релятивистская электродинамика рассматривает электромагнитные поля в движущихся средах.

Электродинамика лежит в основе физической оптики, физики распространения радиоволн, а также пронизывает практически всю физику, так как почти во всех разделах физики приходится иметь дело с электрическими полями и зарядами, а часто и с их нетривиальными быстрыми изменениями и движениями. Кроме того, электродинамика является образцовой физической теорией (и в классическом и в квантовом своём варианте), сочетающей очень большую точность расчётов и предсказаний с влиянием теоретических идей, родившихся в её области, на другие области теоретической физики.

Электродинамика имеет огромное значение в технике и лежит в основе: радиотехники, электротехники, различных отраслей связи и радио.

Первым доказательством связи электрических и магнитных явлений стало экспериментальное открытие Эрстедом в 1819—1820 порождения магнитного поля электрическим током. Он же высказал идею о некотором взаимодействии электрических и магнитных процессов в пространстве, окружающем проводник, однако в довольно неясной форме.

В 1831 году Майкл Фарадей экспериментально открыл явление и закон электромагнитной индукции, ставшие первым ясным свидетельством непосредственной динамической взаимосвязи электрического и магнитного полей. Он же разработал (применительно к электрическому и магнитному полям) основы концепции физического поля и некоторые базисные теоретические представления, позволяющие описывать физические поля, а также 1832 году предсказал существование электромагнитных волн.

В 1864 году Дж. К. Максвелл впервые опубликовал полную систему уравнений «классической электродинамики», описывающую эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами. Он высказал теоретически обоснованное предположение о том, что свет является электромагнитной волной, то есть объектом электродинамики.

В 1895 году Лоренц внёс существенный вклад в построение классической электродинамики, описав взаимодействие электромагнитного поля с (движущимися) точечными заряженными частицами. Это позволило ему вывести преобразования Лоренца. Он же первым заметил, что уравнения электродинамики противоречат ньютоновской физике.

В 1905 году А. Эйнштейн публикует работу «К электродинамике движущихся тел», в которой формулирует специальную теорию относительности. Теория относительности, в отличие от ньютоновской физики, находится в полном согласии с классической электродинамикой и логически завершает её построение, позволив создать её ковариантную формулировку в пространстве Минковского через 4-потенциал и 4-тензор электромагнитного поля.

В середине XX века была создана квантовая электродинамика — одна из наиболее точных физических теорий, служащая фундаментом и образцом для всех современных теоретических построений в физике элементарных частиц.

  1. Баумгарт К. К.,. Электродинамика // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  2. ↑ Хотя можно считать, что это делается в целом скорее лишь для упрощения изложения, так как сочетание электростатики и магнитостатики (их совместное применение в рамках одной задачи) в принципе достаточно тривиально чтобы не представлять трудностей, сохраняя почти все преимущества того и другого приближения. Задачи же, когда это актуально, достаточно нередки.

что изучает дисциплина, основные разделы и темы науки в физике

Основы электротехникиКаждый день человек сталкивается с электричеством. Оно используется во всех частных домах и квартирах, на производстве, в офисных и промышленных помещениях. Изучением этого понятия занимается наука электротехника. Её основы изучают в школьном курсе физики, поэтому о том, как проложить проводку, распределить напряжение на бытовые приборы, знают даже ученики средних классов.

Значение электричества

Как обучают будущих электриковКаждое вещество состоит из определённого количества молекул, которые делятся на атомы. У самой мелкой частицы есть ядро, вокруг него постоянно передвигаются протоны и электроны с положительными и отрицательными зарядами. Когда два элемента находятся близко друг к другу, то между ними образуется разность потенциалов. Это приводит к появлению электрического заряда, при котором электроны двигаются от одной материи к другой. Так появляется электричество —

энергия, которую вызывает движение отрицательных зарядов.

Скорость их перемещения отличается, для его упорядочивания используют проводники — вещества, через которые проходит ток. Если электроны двигаются только в одном направлении, то такое электричество называется постоянным. При изменении перемещения возникает постоянный ток. Переменный позволяет работать всем бытовым приборам, используется в промышленности. Движением энергии можно управлять, это изучается в курсе «Основы электротехники».

Наука электротехника

Основа электричестваВ физике электротехника изучает все понятия, связанные с электричеством. Её проходят все, кто хочет получить специальность электрика. В учебных заведениях дисциплина называется «ТОЭ» — теоретические основы электротехники. Впервые об этой науке узнали в XIX веке, когда был изобретён источник тока и построены электрические цепи. Затем учёные сделали несколько физических открытий, а также в области математики и химии.

На первых занятиях ТОЭ студенты изучают основы электрического тока, его определение, разбираются свойства, сферы использования и характеристики. Затем рассказывают студентам о магнитных полях, приборах, которые получают питание от сети. Необязательно получать специальное образование в институте или колледже. Разобраться с работой электрической проводки можно самостоятельно.

Достаточно изучить сайты по электротехнике, несколько учебников или посмотреть видеоуроки. В быту этих знаний хватит для замены лампы в светильнике или ремонта электрического чайника. Но если есть желание профессионально работать с током, то необходимо получить специальное образование. Диплом позволит получить официальный допуск к таким занятиям.

Основные понятия

При изучении основ электротехники и электроники используют много формул и вычислений. В науке есть три основных понятия:

  • сопротивление;
  • сила тока;
  • напряжение.

Электротехника и электроникаСилой тока называют определённое количество заряда, который протекает через проводящее вещество за конкретный период. То есть это число электронов, проходящее из одного конца проводника в другой. Этот показатель считается самым опасным для жизни человека. Если взяться руками за голый провод, то электроны пройдут через живое тело. От их количества напрямую зависят повреждения, так как заряд выделяет тепло и активирует некоторые химические реакции, вредящие здоровью человека.

Но для того чтобы электричество свободно передвигалось по проводам, необходимо присутствие напряжения и разности потенциалов. Эти показатели должны быть постоянными, для чего электрическую цепь предварительно замыкают. На одном её конце располагается источник питания, который и отвечает за непрерывное движение электронов.

Третий параметр — сопротивление — физическая характеристика вещества, которая показывает способность к проведению заряда. Чем ниже этот показатель, тем больше электронов может пройти по проводнику за определённый период. С уменьшением сопротивления увеличивается сила тока. Высокий показатель величины снижает электричество, но нагревает проводник, что может привести к возгоранию.

Подразделы и темы

Электротехника и электроника как основа физикиПонять то, что изучает электротехника, поможет перечень подразделов и тем, которые проходят в колледжах. Главная составляющая науки — это электромеханика. Она позволяет студентам узнать принципы работы тех устройств, которые получают питание от электричества. После этих занятий можно заняться ремонтом и даже проектированием оборудования.

На занятиях проходят особенности превращения электрической энергии в механическую с помощью двигателя или специального станка. Затем изучают обратные процессы, то есть работу трансформаторов и генераторов тока. Без знаний об электрических цепях, принципов их функционирования и других вопросов, которые охватывает основная дисциплина, невозможно начать изучение электромеханики.

К основным темам по электротехнике относят:

  • Меры безопасности при работе с электричествомосновы дисциплины;
  • цепи постоянного электрического тока;
  • магнитные цепи и электромагнитная индукция;
  • принципы переменного тока;
  • переходные процессы в электрических цепях с сосредоточенными показателями;
  • распределённые параметры;
  • приборы электроизмерительные;
  • силовые машины;
  • информационные приборы;
  • полупроводниковые материалы;
  • интегральные микросхемы;
  • первичные и вторичные источники питания;
  • теория электропривода;
  • микропроцессорные устройства;
  • радиотехника и приборы СВЧ.

Со всеми этими темами студенты знакомятся на занятиях, изучают основные формулы, проводят вычисления и лабораторные работы. Преподаватель должен объяснить всю теорию по дисциплине и показать работу электрического тока на практике.

Меры безопасности

Когда проходят практические занятия по изучению электротехники, необходимо позаботиться о безопасности учащихся. Ведь несоблюдение некоторых правил может привести к травмам и даже смертельным исходам. Основы работы с приборами, питающимися от сети:

  • ознакомление с инструкцией;
  • проверка изоляции проводников;
  • диагностика электросети.

Обучение основ электротехникеПеред работой студенты обязательно должны прочесть инструкцию к каждому прибору. Без выполнения этого правила нельзя подключать устройства к сети. Особое внимание уделяют разделу, в котором описываются вопросы безопасности. Затем контролируют изоляцию проводников. Обычно все провода покрываются специальными материалами, которые не пропускают электричество, — диэлектриками или изоляторами. Если это покрытие повреждено, то его необходимо восстановить, в противном случае возможно возникновение травм.

Работу по восстановлению изоляции нужно проводить в специальном защитном костюме, который не проводит ток — резиновые перчатки и диэлектрические ботинки. Для выполнения третьего правила — проверки функционирования электрических сетей — используют только специальные инструменты. Не прикасаются к источникам голыми руками и металлическими предметами. Причинами травм и смертельных случаев электриков обычно становится невыполнение этих правил. Каждый день перед работой специалисты перечитывают инструкцию и ставят свою подпись, соглашаясь с тем, что они ознакомлены с правилами и готовы их выполнять.

Для того чтобы получить хоть какое-то представление об электричестве и приборах, которые с его помощью работаю, нужно изучить науку электротехники или ознакомиться с её основами. Особое внимание уделяют технике безопасности, так как нужно избежать травм во время работы.

Презентация по физике «Раздел «Электричество»»

Презентация на тему: Раздел «Электричество»

Скачать эту презентацию

Скачать эту презентацию

№ слайда 1 Раздел – ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 900igr.net Описание слайда:

Раздел – ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 900igr.net

№ слайда 2 ФИЗИКА – НАУКА О ПРИРОДЕ. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА – НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ ОБЩИЕ СВОЙСТВА М Описание слайда:

ФИЗИКА – НАУКА О ПРИРОДЕ. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА – НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ ОБЩИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИИ – ВЕЩЕСТВА И ПОЛЯ. Первый шаг при выбранной концепции построения курса физики – Механика рассматривала физические модели: материальная точка и абсолютно твердое тело, не вникая во внутреннюю структуру. Следующий шаг в познании свойств материи – Статистическая физика устанавливает из каких частей (атомов и молекул) состоит тело, и как эти части взаимодействуют между собой.

№ слайда 3 Поскольку атомы построены из электрически заряженных частиц (электронов и ядер), Описание слайда:

Поскольку атомы построены из электрически заряженных частиц (электронов и ядер), то следующий шаг в познании строения вещества – исследование электромагнитных взаимодействий. Электричество Электростатика Постоянный ток Электромагнетизм

№ слайда 4 Исторический очерк. Электрические явления были известны в глубокой древности. 1) Описание слайда:

Исторический очерк. Электрические явления были известны в глубокой древности. 1) Порядка 500 лет до нашей эры Фалес Милетский обнаружил, что потертый шерстью янтарь притягивает легкие пушинки. Его дочь пыталась почистить шерстью янтарное веретено и обнаружила этот эффект. От слова «электрон», означающий по-гречески «янтарь» и произошел термин «электричество». Термин ввел английский врач Гильберт в XVI веке. Он обнаружил, что еще ряд веществ электризуется. 2) При раскопках древнего Вавилона (4000 лет назад) обнаружены сосуды из глины, содержащие железный и медный стержни. На дне битум – изолирующий материал. Стержни разъедены лимонной или уксусной кислотой, то есть находка напоминает гальванический элемент. 3) Золотое покрытие вавилонских украшений можно объяснить только гальваническим способом их нанесения.

№ слайда 5 Электростатика – раздел физики, изучающий взаимодействие и свойства систем элект Описание слайда:

Электростатика – раздел физики, изучающий взаимодействие и свойства систем электрических зарядов неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отсчета. Электрический заряд – мера электрических свойств тел или их составных частей. Термин ввел Б.Франклин в 1749 г. Он же – «батарея», «конденсатор», «проводник», «заряд», «разряд», «обмотка».

№ слайда 6 Свойства электрических зарядов 1) В природе существуют 2 рода электрических заря Описание слайда:

Свойства электрических зарядов 1) В природе существуют 2 рода электрических зарядов: ● положительные (стекло ↨ кожа), ● отрицательные (янтарь ↨ шерсть). ● Между одноименными электрическими зарядами действуют силы отталкивания, а между разноименными – силы притяжения.

№ слайда 7 Выбор наименований зарядов исторически случаен. Безусловный смысл имеет только р Описание слайда:

Выбор наименований зарядов исторически случаен. Безусловный смысл имеет только различие знаков заряда. Законы не изменились бы, если бы положительные заряды переименовали в отрицательные и наоборот: законы взаимодействия зарядов симметричны к замене + q на – q.

№ слайда 8 Фундаментальное свойство – наличие зарядов в двух видах – то, что заряды одного Описание слайда:

Фундаментальное свойство – наличие зарядов в двух видах – то, что заряды одного знака отталкиваются, а противоположного – притягиваются. Причина этого современной теорией не объяснена. Существует мнение, что положительные и отрицательные заряды – это противоположное проявление одного качества.

№ слайда 9 Свойства электрических зарядов 2) Закон сохранения заряда – фундаментальный зако Описание слайда:

Свойства электрических зарядов 2) Закон сохранения заряда – фундаментальный закон (экспериментально подтвержден Фарадеем в 1845 г.) Полный электрический заряд изолированной системы есть величина постоянная. Полный электрический заряд – сумма положительных и отрицательных зарядов, составляющих систему. Под изолированной в электрическом поле системой понимают систему, через границы которой не может пройти никакое вещество, кроме света.

№ слайда 10 В соответствии с законом сохранения заряда разноименные заряды рождаются и исчез Описание слайда:

В соответствии с законом сохранения заряда разноименные заряды рождаются и исчезают попарно: сколько родилось (исчезло) положительных зарядов, столько родилось (исчезло) отрицательных зарядов. Два элементарных заряда противоположных знаков в соответствии с законом сохранения заряда всегда рождаются и исчезают одновременно. Пример: электрон и позитрон, встречаясь друг с другом, аннигилируют, рождая два или более гамма-фотонов. e – + e + 2g.

№ слайда 11 Свет может входить и выходить из системы, не нарушая закона сохранения заряда, т Описание слайда:

Свет может входить и выходить из системы, не нарушая закона сохранения заряда, так как фотон не имеет заряда; при фотоэффекте возникают равные по величине положительные и отрицательные заряды, а фотон исчезает. И наоборот, гамма-фотон, попадая в поле атомного ядра, превращается в пару частиц – электрон и позитрон. g e – + e +.

№ слайда 12 Свойства электрических зарядов 3) Электрический заряд – инвариант, его величина Описание слайда:

Свойства электрических зарядов 3) Электрический заряд – инвариант, его величина не зависит от выбора системы отсчета. Электрический заряд – величина релятивистки инвариантная, не зависит от того движется заряд или покоится. 5) Квантование заряда, электрический заряд дискретен, его величина изменяется скачком. Опыт Милликена (1910 – 1914 гг.) q = n e, где n целое число. Заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда е = 1,6 10 19 Кл (Кулон).

№ слайда 13 Суммарный заряд элементарных частиц, если частица им обладает, равен элементарно Описание слайда:

Суммарный заряд элементарных частиц, если частица им обладает, равен элементарному заряду. ● Наименьшая частица, обладающая отрицательным элементарным электрическим зарядом, – электрон, me= 9,11·10-31 кг, ● Наименьшая частица, обладающая положительным элементарным электрическим зарядом, – позитрон, mр= 1,67·10-27 кг. Таким же зарядом обладает протон, входящий в состав ядра. Равенство зарядов электрона и протона справедливо с точностью до одной части на 1020. То есть фантастическая степень точности. Причина неясна.

№ слайда 14 Более точно: установлено, что элементарные частицы представляют собой комбинацию Описание слайда:

Более точно: установлено, что элементарные частицы представляют собой комбинацию частиц с дробным зарядом – кварков, имеющих заряды и . В свободном состоянии кварки не обнаружены.

№ слайда 15 Свойства электрических зарядов 6) Различные тела в классической физике в зависим Описание слайда:

Свойства электрических зарядов 6) Различные тела в классической физике в зависимости от концентрации свободных зарядов делятся на ● проводники (электрические заряды могут перемещаться по всему их объему), ● диэлектрики (практически отсутствуют свободные электрические заряды, содержит только связанные заряды, входящие в состав атомов и молекул), ● полупроводники (по электропроводящим свойствам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками).

№ слайда 16 Свойства электрических зарядов Проводники делятся на две группы: 1) проводники п Описание слайда:

Свойства электрических зарядов Проводники делятся на две группы: 1) проводники первого рода (металлы), в которых перенос зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями, 2) проводники второго рода (растворы солей, кислот), перенос зарядов (+ и − ионов) в них сопровождается химическими изменениями.

№ слайда 17 Свойства электрических зарядов 7) Единица электрического заряда в СИ [1 Кл] – эл Описание слайда:

Свойства электрических зарядов 7) Единица электрического заряда в СИ [1 Кл] – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. q = I·t.

№ слайда 18 Закон Кулона – основной закон электростатики Описывает взаимодействие точечных з Описание слайда:

Закон Кулона – основной закон электростатики Описывает взаимодействие точечных зарядов. Точечный заряд сосредоточен на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел. Точечный заряд, как физическая модель, играет в электростатике ту же роль, что и материальная точка и абсолютно твердое тело в механике, идеальный газ в молекулярной физике, равновесные процессы и состояния в термодинамике. Закон впервые был открыт в 1772 г. Кавендишем.

№ слайда 19 Закон Кулона В 1785 г. Шарль Огюстен Кулон экспериментальным путем с помощью кру Описание слайда:

Закон Кулона В 1785 г. Шарль Огюстен Кулон экспериментальным путем с помощью крутильных весов определил: сила взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов q1, q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбранной системы единиц.

№ слайда 20 Закон Кулона В опытах определялся вращающий момент: Сам Кавендиш, работы которог Описание слайда:

Закон Кулона В опытах определялся вращающий момент: Сам Кавендиш, работы которого остались неизвестными, еще в 1770 г. получил «закон Кулона» с большей точностью.

№ слайда 21 Закон Кулона Сила направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды. Ку Описание слайда:

Закон Кулона Сила направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды. Кулоновская сила является центральной силой.

№ слайда 22 Закон Кулона в векторном виде Сила – величина векторная. Поэтому запишем закон К Описание слайда:

Закон Кулона в векторном виде Сила – величина векторная. Поэтому запишем закон Кулона в векторном виде. 1) Для произвольно выбранного начала отсчета.

№ слайда 23 Закон Кулона в векторном виде 2) Начало отсчета совпадает с одним из зарядов. Описание слайда:

Закон Кулона в векторном виде 2) Начало отсчета совпадает с одним из зарядов.

№ слайда 24 Закон Кулона Закон Кулона выполняется при расстояниях 10-15 м < r < 4·104 км. В Описание слайда:

Закон Кулона Закон Кулона выполняется при расстояниях 10-15 м < r < 4·104 км. В системе СИ: k = = 9·109 [ м / Ф]. В системе СГС: k = 1. ε0 = 8,85·10-12 ,[Ф / м] – электрическая постоянная.

№ слайда 25 Электрическое поле. Напряженность электрического поля Поле – форма материи, обус Описание слайда:

Электрическое поле. Напряженность электрического поля Поле – форма материи, обуславливающая взаимодействие частиц вещества. Электрическое поле – особая форма существования материи, посредством которого взаимодействуют электрические заряды. Электростатическое поле — поле, посредством которого осуществляется кулоновское взаимодействие неподвижных электрических зарядов. Является частным случаем электромагнитного поля.

№ слайда 26 Пробный точечный положительный заряд q0 используют для обнаружения и исследовани Описание слайда:

Пробный точечный положительный заряд q0 используют для обнаружения и исследования электростатического поля. q0 не вызывает заметного перераспределения зарядов на телах, создающих поле. Силовая характеристика электростатического поля определяет, с какой силой поле действует на единичный положительный точечный заряд q0. Такой характеристикой является напряженность электростатического поля.

№ слайда 27 Напряженность электрического поля – физическая величина, определяемая силой, дей Описание слайда:

Напряженность электрического поля – физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный точечный положительный заряд q0, помещенный в эту точку поля. q – источник поля. q0+ – пробный заряд.

№ слайда 28 Напряженность электростатического поля в данной точке численно равна силе, дейст Описание слайда:

Напряженность электростатического поля в данной точке численно равна силе, действующей на единичный положительный точечный заряд, помещенный в данную точку поля.

№ слайда 29 Зная напряженность поля в какой-либо точке пространства, можно найти силу, дейст Описание слайда:

Зная напряженность поля в какой-либо точке пространства, можно найти силу, действующую на заряд , помещенный в эту точку: Это другой вид закона Кулона, который и вводит понятие электрического поля, создающееся зарядами во всем окружающем пространстве, а также представляет закон действия данного поля на любой заряд.

№ слайда 30 Напряженность поля точечного заряда в вакууме. q – источник поля, q0+ – пробный Описание слайда:

Напряженность поля точечного заряда в вакууме. q – источник поля, q0+ – пробный заряд.

№ слайда 31 Напряженность электрического поля E совпадает с направлением силы F, действующей Описание слайда:

Напряженность электрического поля E совпадает с направлением силы F, действующей на пробный заряд q0+ . Поле создается положительным зарядом – вектор напряженности электрического поля E направлен от заряда. Поле создается отрицательным зарядом – вектор напряженности электрического поля E направлен к заряду.

№ слайда 32 Напряженность электрического поля СИ: E измеряется в [1 Н /Кл = 1 В/м] – это нап Описание слайда:

Напряженность электрического поля СИ: E измеряется в [1 Н /Кл = 1 В/м] – это напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует с силой 1 Н.

№ слайда 33 Принцип суперпозиции напряженности электрического поля Опытно установлено, что в Описание слайда:

Принцип суперпозиции напряженности электрического поля Опытно установлено, что взаимодействие двух зарядов не зависит от присутствия других зарядов. В соответствии с принципом независимости действия сил: на пробный заряд, помещенный в некоторую точку, будет действовать сила F со стороны всех зарядов qi, равная векторной сумме сил Fi, действующих на него со стороны каждого из зарядов.

№ слайда 34 Принцип суперпозиции напряженности электрического поля Напряженность электростат Описание слайда:

Принцип суперпозиции напряженности электрического поля Напряженность электростатического поля, создаваемого системой точечных зарядов в данной точке, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в этой точке каждым из зарядов в отдельности.

№ слайда 35 Первый способ определения напряженности электрического поля Е – с помощью закона Описание слайда:

Первый способ определения напряженности электрического поля Е – с помощью закона Кулона и принципа суперпозиции. Поле электрического диполя

№ слайда 36 Поле электрического диполя Электрический диполь - система двух одинаковых по вел Описание слайда:

Поле электрического диполя Электрический диполь — система двух одинаковых по величине разноименных точечных зарядов, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до тех точек, в которых определяется поле. Ось диполя прямая, проходящая через оба заряда. l – плечо диполя – вектор, проведенный от отрицательного заряда к положительному. Дипольный момент:

№ слайда 37 Поле электрического диполя r >> l → Диполь можно рассматривать как систему 2-х т Описание слайда:

Поле электрического диполя r >> l → Диполь можно рассматривать как систему 2-х точечных зарядов. Молекула воды Н2О обладает дипольным моментом р = 6,3 10 30 Кл м. Вектор дипольного момента направлен от центра иона кислорода О2 к середине прямой, соединяющей центры ионов водорода Н+.

№ слайда 38 Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя. E1 – напряженность поля Описание слайда:

Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя. E1 – напряженность поля положительного заряда. E2 – напряженность поля отрицательного заряда. В проекциях на ось x: E = E1 – E2

№ слайда 39 Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя. Описание слайда:

Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя.

№ слайда 40 Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя. Поле диполя убывает быс Описание слайда:

Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя. Поле диполя убывает быстрее в зависимости от расстояния по сравнению с полем точечного заряда.

№ слайда 41 Напряженность поля диполя в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном к Описание слайда:

Напряженность поля диполя в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном к его середине

№ слайда 42 Напряженность поля диполя в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном к Описание слайда:

Напряженность поля диполя в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном к его середине Уравнения (3),(4), (6)→(5):

№ слайда 43 Напряженность поля диполя в произвольной точке С, лежащей на расстоянии r от сер Описание слайда:

Напряженность поля диполя в произвольной точке С, лежащей на расстоянии r от середины диполя О. Из точки М опускаем перпендикуляр на прямую NC, получаем точку К, в которую помещаем два точечных заряда + q и – q. Эти заряды нейтрализуют друг друга и не искажают поле диполя. Имеем 4 заряда, расположенных в точках M, N, K, которые можно рассматривать как два диполя: NK и MK.

№ слайда 44 Напряженность поля диполя в произвольной точке С, лежащей на расстоянии r от сер Описание слайда:

Напряженность поля диполя в произвольной точке С, лежащей на расстоянии r от середины диполя О. l

№ слайда 45 Для диполя NK точка С лежит на его оси Для диполя МК точка С лежит на перпендику Описание слайда:

Для диполя NK точка С лежит на его оси Для диполя МК точка С лежит на перпендикуляре

№ слайда 46 Уравнения (1), (2) → (5): Описание слайда:

Уравнения (1), (2) → (5):

№ слайда 47 В предельных случаях: а) если , то есть точка лежит на оси диполя, то получим б) Описание слайда:

В предельных случаях: а) если , то есть точка лежит на оси диполя, то получим б) если , то есть точка лежит на перпендикуляре к оси диполя, то получим

№ слайда 48 Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов Хотя электрический заряд ди Описание слайда:

Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов Хотя электрический заряд дискретен, число его носителей в макроскопических телах столь велико, что можно ввести понятие плотности заряда, использовав представление о непрерывном «размазанном» распределении заряда в пространстве.

№ слайда 49 Линейная плотность заряда: заряд, приходящийся на единицу длины. Поверхностная п Описание слайда:

Линейная плотность заряда: заряд, приходящийся на единицу длины. Поверхностная плотность заряда: заряд, приходящийся на единицу площади. Объемная плотность заряда: заряд, приходящийся на единицу объема.

№ слайда 50 Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов Поле Описание слайда:

Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов Поле

Электрический ток. Сила тока. Видеоурок. Физика 10 Класс

В ходе этого урока будет дано определение явлению электрического тока, рассмотрены различные ситуации его протекания и различные его воздействия на тела. Мы также охарактеризуем ток, используя величину силы тока, дадим ее определение, а также рассмотрим ее связь с другими физическими величинами.

С этого урока мы начинаем повторять полученные нами в восьмом классе знания в об электрическом токе, а также углублять эти знания.

Определение. Электрический ток – направленное упорядоченное движение заряженных частиц (рис. 1).

Рис. 1. Движение заряженных частиц

Упомянутые частицы могут быть совершенно разными: электронами, ионами (как положительными, так и отрицательными). Даже обычное макротело (например, шарик), которому придан некоторый заряд и некоторая скорость, своим движением производит ток.

Важно также понимать, что упорядоченное движение не обязано распространяться на все частицы. Каждая частица может двигаться хаотически, однако в целом вся масса этих частиц смещается в определенном направлении, и именно это смещение обуславливает наличие тока (рис. 2).

Рис. 2. Упорядоченное движение

Для простоты мы будем изучать так называемый постоянный ток, то есть тот ток, при котором средняя скорость заряженных частиц не меняет ни своего значения, ни направления.

Главной физической величиной, характеризующей ток, является сила тока.

Ток имеет три основных действия (свойства).

  • Тепловое. При пропускании тока через проводник идет активное выделение тепла (рис. 3).

Рис. 3. Тепловое действие тока

  • Химическое. Протекание тока может влиять на химическую структуру веществ (рис. 4).

Рис. 4. Химическое действие тока

  • Магнитное. Наличие тока инициирует наличие магнитного поля (рис. 5).

Рис. 5. Магнитное действие тока

Сила тока определяется отношением заряда, прошедшего через поперечное сечение за единицу времени (за интервал времени) (рис. 6).

Определение. Сила тока – физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени, за который этот заряд прошел.

Рис. 6.

Единица измерения: А – ампер (в честь французского физика Андре-Мари Ампера (рис. 7).

Рис. 7. Андре-Мари Ампер (1775-1836)

Прибором для измерения силы тока является амперметр (рис. 8, 9). Это электрический прибор, который необходимо подключить в цепь последовательно тому участку, силу тока на котором необходимо измерить (рис. 10).

Рис. 8. Внешний вид амперметра

Рис. 9. Обозначение амперметра на электрической схеме

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников

Понятно желание людей любого возраста постичь такую науку, как электротехника. Помогут в этом основы электротехники для всех начинающих. В интернете и печати публикуется масса материалов, часто под заглавием «Электротехника для чайников». Начинать нужно с усвоения положений и законов электричества.

Учебное пособие по электротехнике

Учебное пособие по электротехнике

Понятия и свойства электрического тока

Начальные курсы электрика в первых главах дают определения понятию и свойствам электрического тока, объясняют природу и свойства электроэнергии, законы электричества и их основные формулы. Основываясь на великих открытиях, зарождалась и получила грандиозное развитие такая научная дисциплина, как электротехника. Сущность электричества заключена в направленном перемещении электронов (заряженных частиц). Они переносят электрический заряд в теле металлических проводов.

Важно! Для транзита электрической энергии используют провода, жилы которых сделаны из алюминия или меди. Это самые экономичные проводные металлы. Делать жилы проводов из других материалов дорого, поэтому невыгодно.

Ток бывает постоянного и переменного направления. Постоянное движение энергии всегда осуществляется в одном направлении. Переменный энергетический поток ритмично меняет свою полярность. Скорость, с которой меняется направление движения электронов, называют частотой. Её измеряют в герцах.

Что изучает электротехника

Основа электрики формировалась в XIX веке. Те времена называют эпохой грандиозных открытий основополагающих законов, дающих все представления об электричестве. Электротехника (ЭТ) как наука начинала делать свои первые шаги. Теория стала подкрепляться практикой. Появились первые электротехнические устройства, совершенствовались коммуникационные системы доставки электроэнергии от источника потребителю.

Базой развития электротехники стали достижения в области физики, химии и математики. Новая наука изучала свойства электрического тока, природу электромагнитных излучений и другие процессы. По мере накопления знаний ЭТ становилась наукой прикладного характера.

Современная научная дисциплина изучает устройства, в которых используется электрический ток. На основании исследований создаются новые более совершенные электротехнические установки, приборы и устройства. ЭТ – одна из передовых наук, являющаяся одним из основных двигателей прогресса человеческой цивилизации.

С чего начать изучение основ электротехники

Электротехника для начинающих доступна на многих информационных носителях. Современные средства массовой информации не испытывают дефицита в учебных пособиях по основам электричества. Самоучители по электрике приобретают в сети интернет или книжных магазинах. Уроки электрика новичок может получить в виде бесплатного видеокурса об основах электричества через интернет. Онлайн видео лекции в доступной форме обучают всех желающих основам электричества.

Обратите внимание! Книга, несмотря на доступные видеоресурсы в сети, до сих пор считается самым удобным источником информации. Пользуясь самоучителем по электрике с нуля, не нужно всё время включать ПК. Учебник всегда будет под рукой.

Самоучители служат незаменимыми помощниками для того, чтобы отремонтировать электропроводку, починить выключатель, розетку, установить датчик движения и заменить предохранители в бытовых электроприборах.

Основные характеристики тока

К основным характеристикам относятся сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Параметры электрического тока, протекающего по проводу, характеризуются именно этими величинами.

Сила тока

Параметр означает количество заряда, проходящего по проводу, за определённое время. Силу тока измеряют в амперах.

Напряжение

Это есть не что иное, как разница потенциалов между двумя точками проводника. Величина измеряется в вольтах. Один вольт – эта разность потенциалов, при которой для переноса заряда в 1 кулон потребуется произвести работу, равную одному джоулю.

Сопротивление

Этот параметр измеряется в омах. Его величина определяет сопротивление энергопотоку. Чем больше масса и площадь поперечного сечения проводника, тем больше сопротивление. Оно также зависит от материала и длины провода. При разнице потенциалов на концах проводника в 1 Вольт и силе тока 1 Ампер сопротивление проводника равно 1 Ому.

Мощность

Физическая величина выражает скорость протекания электроэнергии в проводнике. Мощность тока определяется произведением силы тока и напряжения. Единица мощности – ватт.

Закон Ома

Постижение основ электротехники нужно начинать с закона Ома. Именно он является фундаментом всей науки об электричестве. Выдающийся немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году сформулировал закон, в котором определяет взаимозависимость трёх основных параметров электрического тока: силы, напряжения и сопротивления.

Закон Ома

Закон Ома

Энергия и мощность в электротехнике

Электрика для начинающих даёт разъяснения терминов энергии и мощности. Эти характеристики напрямую связаны с законом Ома. Энергия может перетекать из одной в другую форму. То есть она может быть ядерной, механической, тепловой и электрической.

В динамиках звуковых устройств потенциал электрического тока преобразовывается в энергию звуковых волн. В электродвигателях токовый энергопоток превращается в механическую энергию, которая заставляет вращаться ротор мотора.

Любые электрические устройства потребляют нужное количество электроэнергии в течение определённого временного промежутка. Количество потреблённой энергии в единицу времени является мощностью потребителя электричества. Более подробное толкование мощности можно найти в главах учебного пособия, посвящённых электромеханике для начинающих.

Мощность определяют по формуле:

N = I x U.

Измеряется этот параметр в ваттах. Единица измерения мощности Ватт означает, что ток силой в один Ампер перемещается под напряжением 1 Вольт. При этом сопротивление проводника равно 1-му Ому. Такая трактовка характеристики тока наиболее понятна для начинающих постигать основы электричества.

Электротехника и электромеханика

Электрическая механика – это раздел электротехники. Эта научная дисциплина изучает принципиальные схемы оборудования, двигателей и прочих приборов, использующих электрическую энергию.

Пройдя курс электромеханики для начинающих, новички могут самостоятельно научиться ремонтировать бытовые электрические устройства и приборы. Основные законы электромеханики дают возможность понять, как устроен электродвигатель, чем отличается трансформатор от стабилизатора, что такое генератор и многое другое.

Стенд для изучения основ электромеханики

Стенд для изучения основ электромеханики

Дополнительная информация. Несомненную пользу новичкам принесут учебные пособия и видео курсы по электротехнике и электромеханике. Если есть друзья или знакомые, разбирающиеся в этом деле, то это только поможет быстро освоить азы этих дисциплин.

Безопасность и практика

Основы электротехники для начинающих делают особое ударение на правилах техники безопасности. Их несоблюдение на практике порой может стать причиной получения электротравм и повреждения имущества. Для новичков в электротехнике надо следовать четырём основным требованиям ТБ.

Четыре правила техники безопасности для новичков:

  1. Перед работой с каким-либо устройством или оборудованием следует ознакомиться с его документацией. Все руководства по эксплуатации имеют раздел безопасности. В нём описаны опасные действия, которые могут вызвать короткое замыкание или удар электрическим током.
  2. Прежде, чем приступать к работе с электротехническими устройствами или электропроводкой, нужно отключить электричество. Затем произвести осмотр состояния изоляции проводников. Если обнаружено нарушение изоляционного покрытия, то оголённую часть проводников надо покрыть отрезком изоляционной ленты.
  3. При работе с проводкой и оборудованием под напряжением бытовой электросети надо использовать диэлектрические перчатки, защитные очки и обувь на толстой резиновой подошве. В электрораспределительных шкафах, щитах и электроустановках новичкам вообще делать нечего. Ими занимаются квалифицированные электрики, которые имеют допуск к работе под напряжением.
  4. Ни в коем случае нельзя касаться оголённых проводников руками. Для этого есть отвёртки-пробники, мультиметры и другие электроизмерительные приборы. Только убедившись в отсутствии напряжения, можно касаться проводов.

Электрика для чайников

Электроника окружает человека в виде различных устройств и приборов. Современная бытовая техника в большинстве своём управляется с помощью электронных схем. Курсы обучения основам электроники для начинающих нацелены на то, чтобы новичок мог отличать транзистор от резистора и понимать, как и для чего служит та или иная электронная схема.

Учебник по электронике для новичков

Учебник по электронике для новичков

Учебные пособия и видеокурсы способствуют пониманию принципов построения электронных схем. Что такое печатная плата, как создать схему своими руками – на все эти вопросы отвечают основы электроники для новичков. Усвоив азы электроники, домашний «мастер» сможет определить вышедшую из строя радиодеталь в телевизоре, аудио устройстве и другой бытовой технике и заменить её. Кроме этого, новичок приобретёт опыт работы с паяльником.

Электронная схема усилителя звука

Электронная схема усилителя звука

Видеокурсы, печатная продукция несут в себе массу информации по освоению основ электротехники, электромеханики и электроники. Приобрести знания в этих сферах можно, не выходя из дома. Просмотреть нужное видео, заказать учебники позволяет доступность сети интернета.

Видео

Общая физика — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Общая физика — собирательный термин для курсов физики (наименование дисциплины) в физических, технических и педагогических вузах, представляющий собой совокупность ряда вводных основных разделов физики. Как правило, конкретное содержание курса определяется спецификой вуза. Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) высшего профессионального образования в РФ для физических специальностей содержит дисциплину «Общая физика», код дисциплины ЕН. Ф.01.

Задачники[править | править код]

Решение задач является необходимым и взаимосвязанным элементом изучения общей физики. Основные используемые задачники в ведущих российских профильных вузах:

  1. Иродов И. Е. Задачи по общей физике.
  2. Сборник задач по общему курсу физики в 5 книгах (на основе преподавания в МГУ, МФТИ и МГПИ).
    Том 1. Механика. // Стрелков С. П., Сивухин Д. В., Угаров В. А., Яковлев И. А. Под ред. И. А. Яковлева.
    Том 2. Термодинамика и молекулярная физика. // Гинзбург В. Л., Левин Л. М., Сивухин Д. В., Яковлев И. А. Под ред. И. А. Яковлева.
    Том 3. Электричество и магнетизм. // Стрелков С. П., Сивухин Д. В., Хайкин С. Э., Эльцин И. А., Яковлев И. А. Под ред. И. А. Яковлева.
    Том 4. Оптика. // Гинзбург В. Л., Левин Л. М., Сивухин Д. В., Четверикова Е. С., Яковлев И. А. Под ред. Д. В. Сивухина.
    Том 5. Атомная физика. Физика ядра и элементарных частиц. // Гинзбург В. Л., Левин Л. М., Рабинович М. С., Сивухин Д. В. Под ред. Д. В. Сивухина.
  3. Сборник задач по общему курсу физики. В 3 частях. (коллектив авторов МФТИ, под ред. В. А. Овчинкина).
    Часть 1. Механика. Термодинамика и молекулярная физика.
    Часть 2. Электричество и магнетизм. Оптика.
    Часть 3. Атомная и ядерная физика. Строение вещества.
  4. Бабаджан Е. И., Гервидс В. И. и др. Сборник качественных вопросов и задач по общей физике (МИФИ).
  5. Савельев И. В. Сборник вопросов и задач по общей физике.
  6. Жукарев А. С., Матвеев А. Н., Петерсон В. К. Задачи повышенной сложности в курсе общей физики (МГУ).
(!)Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону, возможно, нарушая при этом правило о взвешенности изложения.

Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов.

Электрический ток. Сила тока — Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока

«Физика — 10 класс»

Электрический ток — направленное движение заряженных частиц. Благодаря электрическому току освещаются квартиры, приводятся в движение станки, нагреваются конфорки на электроплитах, работает радиоприемник и т. д.

Рассмотрим наиболее простой случай направленного движения заряженных частиц — постоянный ток.

Какой электрический заряд называется элементарным?
Чему равен элементарный электрический заряд?
Чем различаются заряды в проводнике и диэлектрике?

При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда из одной точки в другую. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит (рис. 15.1, а). Поперечное сечение проводника в среднем пересекает одинаковое число электронов в двух противоположных направлениях. Электрический заряд переносится через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в направленном движении (рис. 15.1, б). В этом случае говорят, что по проводнику идёт электрический ток.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Электрический ток имеет определённое направление.

За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникнет. Полный заряд, переносимый через любое сечение, будет при этом равным нулю, так как заряды разных знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.

Направление тока совпадает с направлением вектора напряжённости электрического поля. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.

Выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой упорядоченное движение электронов — отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не знали.

Действие тока.

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.

Во-первых, проводник, по которому идёт ток, нагревается.

Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника: например, выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т. д.).

В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитным.

Так, магнитная стрелка вблизи проводника с током поворачивается. Магнитное действие тока в отличие от химического и теплового является основным, так как проявляется у всех без исключения проводников. Химическое действие тока наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов, а нагревание отсутствует у сверхпроводников.

В лампочке накаливания вследствие прохождения электрического тока излучается видимый свет, а электродвигатель совершает механическую работу.

Сила тока.

Если в цепи идёт электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника всё время переносится электрический заряд.

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

Если через поперечное сечение проводника за время Δt переносится заряд Δq, то среднее значение силы тока равно:

Средняя сила тока равна отношению заряда Δq, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени Δt, к этому промежутку времени.

Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.

Сила переменного тока в данный момент времени определяется также по формуле (15.1), но промежуток времени Δt в таком случае должен быть очень мал.

Сила тока, подобно заряду, — величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений обхода контура принять за положительное. Сила тока I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I < 0.

Термин сила тока нельзя считать удачным, так как понятие сила, применяемое к току, не имеет никакого отношения к понятию сила в механике. Но термин сила тока был введён давно и утвердился в науке.

Связь силы тока со скоростью направленного движения частиц.

Пусть цилиндрический проводник (рис. 15.2) имеет поперечное сечение площадью S.

За положительное направление тока в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q0. В объёме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием Δl между ними, содержится nSΔl частиц, где n — концентрация частиц (носителей тока). Их общий заряд в выбранном объёме q = q0nSΔl. Если частицы движутся слева направо со средней скоростью υ, то за время все частицы, заключенные в рассматриваемом объёме, пройдут через поперечное сечение 2. Поэтому сила тока равна:

В СИ единицей силы тока является ампер (А).

Эта единица установлена на основе магнитного взаимодействия токов.

Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.

Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике.

Найдём скорость упорядоченного перемещения электронов в металлическом проводнике. Согласно формуле (15.2) где е — модуль заряда электрона.

Пусть, например, сила тока I = 1 А, а площадь поперечного сечения проводника S = 10-6 м2. Модуль заряда электрона е = 1,6 • 10-19 Кл. Число электронов в 1 м3 меди равно числу атомов в этом объёме, так как один из валентных электронов каждого атома меди является свободным. Это число есть n ≈ 8,5 • 1028 м-3 (это число можно определить, если решить задачу 6 из § 54). Следовательно,

Как видите, скорость упорядоченного перемещения электронов очень мала. Она во много раз меньше скорости теплового движения электронов в металле.

Условия, необходимые для существования электрического тока.

Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц.

Однако этого ещё недостаточно для возникновения тока.

Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходима сила, действующая на них в определённом направлении.

Если эта сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за столкновений с ионами кристаллической решётки металлов или нейтральными молекулами электролитов и электроны будут двигаться беспорядочно.

На заряженные частицы, как мы знаем, действует электрическое поле с силой:

Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц.
Только в статическом случае, когда заряды покоятся, электрическое поле внутри проводника равно нулю.

Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника в соответствии с формулой (14.21) существует разность потенциалов. Как показал эксперимент, когда разность потенциалов не меняется во времени, в проводнике устанавливается постоянный электрический ток. Вдоль проводника потенциал уменьшается от максимального значения на одном конце проводника до минимального на другом, так как положительный заряд под действием сил поля перемещается в сторону убывания потенциала.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский



Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск