Саївська загальноосвітня школа І-ІІІ ст.��Фізика - 11

Закон Ома

для повного кола

1

Підготував: учитель фізики Дрозденко С. І.

Очікувані результати уроку

Під час уроку ви дізнаєтеся:

• про роль джерела струму в електричному колі;
• про електрорушійну силу та її природу;
• про роботу сил по переміщенню заряду в колі;
• про закон Ома для повного кола;
• про особливі випадки застосування закону ома для повного кола.

2

Джерело струму

• Для існування струму в провіднику необхідно, щоб у ньому існувало електричне поле, яке характеризується різницею потенціалів на кінцях провідника.
• У цьому випадку вільні заряди, які є в провідникові, беруть участь у напрямленому русі (створюють електричний струм).

3

Джерело струму

• Переміщення зарядів досить швидко приводить до вирівнювання потенціалів, і, отже, до припинення струму.
• Для тривалого існування струму необхідно підтримувати постійною різницю потенціалів на кінцях провідника. Це й роблять за допомогою так званих джерел струму.

4

Найпростіше електричне коло

1

2

+

-

-

Джерело струму

Струм електронів

-

Джерело струму

• Для того, щоб струм був постійним, необхідно, щоб потенціали полюсів джерела струму не змінювалися з часом, не зважаючи на те, що кожної секунди певна кількість електронів йде з полюса 2 і така ж кількість приходить на полюс 1.
• Очевидно, що усередині джерела повинні діяти сили, які б за секунду переносили всі електрони, що прийшли на полюс 1, назад, на полюс 2.

6

Джерело струму

• Природа цих сил повинна бути не електростатичною.
• Такі сили називають сторонніми.
• Роль сторонніх сил в електричному колі: напрямляти електричні заряди проти електростатичних сил, відділяти негативні заряди від позитивних і приєднувати їх до негативних.

7

Сторонні сили

• Сторонні сили своєю роботою замикають коло і забезпечують постійність струму.
• Ці сили в різних джерелах мають неоднакове походження.
• Наприклад, у гальванічних елементах це сили, що виникають у результаті хімічних процесів; в електрофорній машині – це сили пружності м'язів руки, що обертає диск машини, тощо.

8

Електрорушійна сила (ЕРС) �та її фізичний зміст

• Кожне джерело струму характеризується роботою діючих у ньому сторонніх сил по переміщенню одиниці заряду, тобто певною електрорушійною силою (ЕРС).
• ЕРС в замкнутому контурі називають фізичну величину, яка чисельно дорівнює роботі сторонніх сил по переміщенню одиничного позитивного заряду по всьому замкнутому колу.

9

Електрорушійна сила (ЕРС) �та її фізичний зміст

• У системі СІ одиницею ЕРС є 1 В (Вольт)

10

Електрорушійна сила (ЕРС) �та її фізичний зміст

• У системі СІ одиницею ЕРС є 1 В (Вольт)
• Одиниця ЕРС названа на честь італійського вченого Алессандро Вольта (1745 – 1827), що створив перший гальванічний елемент, поклавши початок практичним застосуванням електрики.

​

​

11

Алессандро Вольта

12

Алессандро Вольта

(1745 – 1827)

Роль джерела струму �в електричному колі

• Будь-яке джерело електричного струму є по суті перетворювачем енергії: в ньому один який-небудь вид енергії перетворюється в електричну енергію.
• З цієї точки зору сторонні сили виконують роботу по розділенню зарядів.

13

Робота �сторонніх і кулонівських сил

• Якщо в ділянці кола діють тільки кулонівські сили, то згідно із законом Ома для ділянки кола

або

14

Робота �сторонніх і кулонівських сил

​

15

Робота �сторонніх і кулонівських сил

• Робота по переміщенню заряду по провіднику в процесі протікання по ньому електричного струму здійснюється й кулонівськими, й сторонніми силами.
• Повна робота:

16

Робота �сторонніх і кулонівських сил

17

Електрична напруга

• Електричною напругою на ділянці кола називається фізична величина, яка чисельно дорівнює роботі кулонівських і сторонніх сил по переміщенню одиничного позитивного заряду уздовж ділянки кола.
• Якщо на ділянці діють лише кулонівські сили, то різниця потенціалів співпадає з напругою:

​

18

Відмінність між напругою �і різницею потенціалів

• Таким чином, відмінність між напругою і різницею потенціалів необхідно враховувати в тому випадку, якщо на ділянці кола є джерело ЕРС.

19

Закон Ома для повного кола

• Застосуємо формулу до замкнутого електричного кола.
• Робота кулонівських сил по замкнутому контуру дорівнює нулю, отже

​

20

Георг Симон Ом

21

Георг Симон Ом

(16.III.1787–7.VII.1854)

Георг Симон Ом

• Німецький фізик. Вчився в Ерлангенському університеті (1805–06), потім працював вчителем в Готштадті (Швейцарія; 1806–09). Самостійно підготував і захистив в Ерлангені докторську дисертацію (1811). Викладав в Бамберзі (1813–17), Кельні (1817–28), Берліні (1828–33). З 1833 директор Політехнічної школи в Нюрнберзі, з 1849 професор Мюнхенського університету.
• Основні праці з електрики, оптики, кристалооптики, акустики. Провівши серію точних експериментів, встановив (1826) основний закон електричного кола (закон Ома) і дав (1827) його теоретичне обґрунтування.
• З 1830 займався акустикою. У 1843 показав, що просте слухове відчуття викликається лише гармонійними коливаннями, на які вухо розкладає складні звуки (т.  з. акустичний закон Ома).
• У 1881 ім'ям Ома названа одиниця електроопору (Ом).
• Член Лондонського королівського товариства (1842).

22

Георг Симон Ом

(16.III.1787–7.VII.1854)

Закон Ома для повного кола

• Тоді
• або
• Під R_заг. розуміють опір зовнішньої частини кола (R) і внутрішній опір джерела струму (r).

23

Закон Ома для повного кола

• Сила струму в повному колі дорівнює відношенню ЕРС джерела до повного опору кола:

​

24

Закон Ома для повного кола

• Якщо електричне коло містить кілька послідовно ввімкнених елементів із ЕРС

ЕРС₁, ЕРС₂ ,ЕРС₃ і т. д., то повна ЕРС кола дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС окремих елементів:

• ЕРС = ЕРС₁ + ЕРС₂ + ЕРС₃ + ... + ЕРС_n
• Загальний опір кола дорівнює сумі всіх опорів:

R_заг. = R + r₁ + r₂ + r₃ + … + r_n

25

Закон Ома для повного кола

• У разі паралельного з'єднання елементів із однаковою ЕРС електрорушійна сила батареї дорівнює ЕРС одного елемента.
• При паралельному з'єднанні однакових елементів внутрішній опір батареї зменшується в N разів, де N – кількість елементів у батареї:

r_бат.=r/N

26

Наслідки �закону Ома для повного кола

• Напруга на полюсах замкнутого джерела струму:

​

27

Наслідки �закону Ома для повного кола

• Напруга на полюсах розімкнутого джерела струму:

​

28

Наслідки �закону Ома для повного кола

• Коротке замикання джерела струму (опір зовнішньої частини кола наближається до нуля):

• Під час короткого замикання джерело струму дає найбільший струм, який може дати.

​

29

Фізика і лірика

Закони Ома хочеш не забуть?

Не треба їх зазубрювати всоте!

Одне-єдине треба тут збагнуть –

Що ЕРС – сторонніх сил робота.

Запам'ятай, мов клятву піонер,

Не запинайсь, відповідай швиденько:

Що опір кола – то велике R,

А опір джерела ми пишем r маленьке.

​

30

Фізика і лірика

Як обчислювати струм від батарей чи ГЕС –

Запам'ятати мусиш достеменно –

В чисельник дробу став сміливо ЕРС,

А суму опорів пиши в знаменник!

31

Очікувані результати уроку

Під час уроку ви дізналися:

• про роль джерела струму в електричному колі;
• про електрорушійну силу та її природу;
• про роботу сил по переміщенню заряду в колі;
• про закон Ома для повного кола;
• про особливі випадки застосування закону Ома для повного кола.

32

Перевір себе

• Які сили прийнято називати сторонніми?
• Що називають електрорушійною силою?
• Як слід розуміти, що ЕРС одного джерела більша за ЕРС іншого?
• З яких ділянок складається замкнуте електричне коло?
• Які фізичні величини пов'язує закон Ома для повного кола?
• Сформулюйте закон Ома для повного кола.
• Як записується закон Ома для повного кола?

​

33

Перевір себе

• Що таке коротке замикання джерела струму?
• Які наслідки короткого замикання?
• Як розрахувати ЕРС послідовно з'єднаних N елементів?

34

Домашнє завдання

• Опрацювати записи в зошиті;
• Опрацювати § … підручника Фізика-10.

35

36

Дякую �за активну роботу.�До побачення!