ФИЗИКА

10 класс

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА.

​

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ

Живёт природа по своим законам.

Мы изучаем их, стремясь понять.

И очень важно знать и понимать основы,

Чтоб эти знания в жизни применять.

УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Условия существования электрического тока:

• наличие свободных носителей

заряда в проводнике;

• наличие электрического поля,

способного перемещать

заряженные частицы из одной

точки поля в другую.

УСЛОВИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В ЦЕПИ

Электрический ток,

возникающий в проводнике, очень кратковременный.

Из-за перераспределения заряда потенциалы шариков уравниваются - электрическое поле перестаёт существовать.

Необходимость в устройстве, перемещающем заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков, - источнике тока.

УСЛОВИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Одно лишь электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в цепи

Необходимость наличия неких сил неэлектрического происхождения, способных перемещать заряды против поля

Сторонние силы — это любые силы, которые действуют на электрические заряды, но при этом

не являются силами электрического происхождения

ПРИРОДА СТОРОННИХ СИЛ

Работа сторонних сил вдоль замкнутого контура должна быть отлична от нуля. В процессе совершения работы сторонними силами заряженные частицы приобретают внутри источника тока энергию и отдают её проводникам электрической цепи.

НАЗНАЧЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ТОКА В ЦЕПИ

Источник тока — устройство для поддержания электрического поля в цепи.

совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц

сторонние силы действуют на заряды, совершая работу против кулоновских сил

характеристика источника тока - величина, не зависящая от величины заряда

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА

Электродвижущая сила (ЭДС) — энергетическая характеристика источника тока - физическая величина, численно равная отношению работы сторонних сил по перемещению заряда по замкнутому контуру, к величине этого заряда:

​

​

Электродвижущая сила гальванического элемента есть величина численно равная работе сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ

При разомкнутой цепи ЭДС источника равна разности потенциалов на клеммах источника

Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов

Сторонние силы не потенциальны, и их работа зависит от формы траектории перемещения зарядов

ПОЛНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Полная электрическая цепь — замкнутая цепь, состоящая из внешней и внутренней частей.

Внутренняя часть цепи

Внешняя часть цепи

ФОРМУЛА ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ

Работа сторонних сил при перемещении заряда внутри источника тока:

​

По закону Джоуля - Ленца количество теплоты, выделяющееся

• во внешней цепи:

• во внутренней цепи:

Согласно закону сохранения энергии

​

​

​

​

​

qε = qIR  + qIr 

ε = IR + Ir 

А_ст = qε

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ

Произведение силы тока на сопротивление участка называется падением напряжения на этом участке.

ЭДС равна сумме падений напряжения на внешнем IR и внутреннем Ir участках замкнутой цепи.

Сумма сопротивлений (R + r) называется полным сопротивлением цепи.

Сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС источника тока к полному сопротивлению цепи.

Закон Ома для полной цепи: Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

ε = IR + Ir 

ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА ТОКА

Для однородного участка цепи падение напряжения

​

Источник не подключен – режим холостого хода

При подключении нагрузки напряжение уменьшается.

1) R >> r =>

ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА ТОКА

режим короткого замыкания

˂˂

ЗАВИСИМОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ

ОТ СИЛЫ ТОКА В ЦЕПИ

Падение напряжения на внешнем участке цепи равно разности ЭДС источника тока и произведения силы тока и внутреннего сопротивления источника

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1. В электрической цепи ЭДС источника тока 9 В, сопротивление источника тока 0,5 Ом, внешнее сопротивление цепи 4 Ом. Какова сила тока в цепи?

Дано:

Решение

Ответ: 2 А.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 2. Сила короткого замыкания источника тока 10 А, его ЭДС 4,5 В. Чему равно внутреннее сопротивление источника?

Дано:

Решение

Ответ: 0,45 Ом.

Задача 3. Аккумулятор с внутренним сопротивлением 0,2 Ом и ЭДС 2 B замкнут проволокой сечением 1 мм² и удельным сопротивлением 10⁻⁷ Ом·м. Найдите длину проволоки, если сила тока в цепи 4 А.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Дано:

Решение

Ответ: 3 м.

1) вспомнили условия возникновения электрического тока в цепи и назначение источника тока; 2) узнали, что такое сторонние силы и их роли; 3) дали определение ЭДС, рассмотрели её характеристики, записали формулу и единицу измерения; 4) вывели формулу ЭДС из закона сохранения энергии;

5) сформулировали и записали математически закон Ома для полной цепи; 6) рассмотрели частные случаи работы источника тока – режим холостого хода и режим короткого замыкания; 7) выяснили, как зависят: сила тока от ЭДС и полного сопротивления цепи; напряжение от силы тока в цепи.

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

Сегодня на уроке:

Изученные формулы:

ε = IR + Ir 

Прочитать материал по теме можно в учебнике Мякишева Г.Я §§ 105,106