10 класс. �Урок физики�на тему:
Электрический ток.
Условия, необходимые для существования электрического тока.
Закон Ома.
1
План урока:
2
Повторение:
3
Повторение:
Слово «Электричество» происходит от греческого слова «Электрон», что в переводе означает «Янтарь»
4
Повторение:
Тела электризуются при контакте (соприкосновении). При трении увеличивается площадь соприкосновения и тела электризуются лучше.
5
Повторение:
Заряды бывают двух видов – положительные и отрицательные.
6
Повторение:
Тело заряжено отрицательно в том случае, если оно обладает избыточным, по сравнению с нормальным, числом электронов.
7
Повторение:
Тело обладает положительным зарядом, если у него недостаточно электронов.
8
Повторение:
Наэлектризованные тела или притягиваются друг к другу, или отталкиваются.
9
Одноименные
заряды
отталкиваются.
Разноименные
заряды
притягиваются.
Повторение:
Действие одного заряженного тела передается другому через электрическое поле, существующее вокруг любого заряженного тела.
Таким образом, заряд может двигаться под действием электрического поля.
10
Актуализация знаний:
11
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Такими заряженными частицами в проводниках – веществах, проводящих электрический ток, – являются электроны.
А в жидкостях и газах – еще и заряженные ионы – атомы, лишенные одного или нескольких электронов (либо наоборот, имеющие лишние электроны).
Чтобы создать электрический ток 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:
12
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Актуализация знаний:
13
Такими заряженными частицами в проводниках – веществах, проводящих электрический ток, – являются электроны.
Условия необходимые для существования электрического тока.
Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц.
14
Чтобы эти частицы пришли в упорядоченное движение, нужно создать в проводнике электрическое поле.
Электрическое поле создают источники тока – гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы.
От чего же зависит величина тока – идущего по проводнику?
15
Закон Ома.
Сила тока I в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника R.
16
I = U/R
Любой источник тока характеризуется электродвижущей силой (ЭДС). Так, на круглой батарейке для карманного фонарика написано: 1,5 В. Что это значит?
Соединим проводником два металлических шарика, несущих заряды противоположных знаков.
Под влиянием электрического поля этих зарядов в проводнике возникает электрический ток.
Но этот ток будет очень кратковременным.
Заряды быстро нейтрализуются, потенциалы шариков станут одинаковыми, и электрическое поле исчезнет.
Сторонние силы
Для того чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками.
Для этого необходимо устройство (источник тока), которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков.
В таком устройстве на заряды, кроме электрических сил, должны действовать силы неэлектрического происхождения.
Одно лишь электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в цепи.
Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока: в генераторах на электростанциях,
в гальванических элементах,
аккумуляторах и т.д.
Гальванические элементы, СССР
Аккумулятор
Генератор переменного тока
При замыкании цепи создаётся электрическое поле во всех проводниках цепи.
Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительного заряженного электрода к отрицательному), а во всей остальной цепи их приводит в движение электрическое поле.
Природа сторонних сил
Источники тока | Сторонняя сила |
Генератор электростанции | Сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущимся проводнике |
Гальванический элемент (элемент Вольта) | Химические силы, растворяющие цинк в растворе серной кислоты |
Электродвижущая сила
Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращённо ЭДС).
Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду:
ЭДС выражают в вольтах: [Ɛ] = Дж/Кл = В
Рассмотрим простейшую полную (замкнутую) цепь, состоящую из источника тока и резистора сопротивлением R.
Ɛ – ЭДС источника тока,
r – внутреннее сопротивление источника тока,
R – внешнее сопротивление цепи,
R + r – полное сопротивление цепи.
Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление R + r цепи.
Установим эту связь теоретически пользуясь законами сохранения энергии и Джоуля – Ленца.
Пусть за время через поперечное сечение проводника пройдёт электрический заряд.
При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи выделяется количество теплоты, равное согласно закону Джоуля – Ленца:
Q = I²∙R∙∆t + I²∙r∙∆t
Cила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к её полному сопротивлению.
26
27
28