Презентация на тему "Постоянный электрический ток"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

• 
  Слайд 2

  1. Электрический ток

  Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Условия существования электрического тока: Наличие свободных носителей заряда (электронов, ионов); - Наличие электрического поля. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.

• 
  Слайд 3
  

  Ток в проводнике создается свободными электронами.

• 
  Слайд 4

  2. Источники тока

  Источники тока – устройства, способные создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения. - условное обозначение источников тока Сторонние силы – это силы неэлектрического происхождения, действующие на заряды со стороны источника тока. Электри́ческая цепь — совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока. Для поддержания напряжения цепь должна быть замкнута на источник тока.

• 
  Слайд 5
  

  замкнутая цепь разомкнутая цепь

• 
  Слайд 6

  Примеры источников тока

• 
  Слайд 7

  3. Характеристики тока

  I. Сила тока. Сила тока – это физическая величина, равная заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени. I – сила тока, [А] dq – малый заряд, прошедший через сечение проводника за малое время dt - определение силы тока II. Плотность тока. Плотность тока - это физическая величина, равная силе тока, прохо-дящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока. j – плотность тока, [А/м2] - определение плотности тока dI – малый ток, прошедший через малое сечение проводника dS˪, препендикулярное току.

• 
  Слайд 8
  

  Плотность тока j – векторная величина. Заряд, переносимый через поперечное сечение проводника за время dt: N - число заряженных частиц в объеме V, n – концентрация свободных носителей заряда, е – заряд одной частицы, - средняя скорость упорядоченного движениячастиц, ΔS – площадь поперечного сечения проводника Вектор j ориентирован по направлению движения положительных зарядов (по направлению напряженности поля в проводнике).

• 
  Слайд 9

  III. ЭДС (электродвижущая сила).

  ЭДС – это физическая величина, определяемая работой сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда. ε– ЭДС, [В] - определение ЭДС Аст – работа сторонних сил по перемещению заряда q. То есть - ЭДС – это циркуляция вектора Е поля сторонних сил Кроме сторонних сил на заряд действуют силы электрического поля (силы Кулона): Результирующая сила, действующая на заряд в цепи:

• 
  Слайд 10
  

  Работа результирующей силы на участке 1-2: IV. Напряжение. Напряжение – это физическая величина, определяемая работой, совершаемой общим полем кулоновских и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда. U – напряжение, [В] - определение напряжения где

• 
  Слайд 11
  

  Амперме́тр — прибор для измерения силы тока. Включается в цепь последовательно с тем участком, на котором измеряется сила тока. Амперметр не должен изменять силу тока в цепи, поэтому его сопротивление должно быть очень малым. Приборы для измерения силы тока и напряжения Вольтме́тр — прибор для измерения напряжения и ЭДС. Включается в цепь параллельно тому участку, на котором измеряется напряжение. Сопротивление вольтметра должно быть очень большим. Для измерения ЭДС вольтметр включается параллельно источнику тока при разомкнутой цепи.

• 
  Слайд 12

  Схемы включения:

  а — амперметра и вольтметра; б— шунта; в - добавочного сопротивления Для расширения пределов измерения амперметров применяются шунты, благодаря которым в прибор ответвляется лишь часть измеряемого тока. Шунт - это сопротивление, включаемое последовательно в цепь измеряемого тока, амперметр же включается параллельно шунту (рис.б). По отношению к прибору шунты бывают внутренние и наружные. Для расширения пределов измерения вольтметров применяются добавочные сопротивления (рис. в), которые включаются последовательно с вольтметром.

• 
  Слайд 13

  V. Сопротивление.

  Сопротивление – это физическая величина, характеризующая способность вещества проводить электрический ток. R– сопротивление, [Ом] - определение сопротивления ρ – удельное сопротивление проводника (характеристика материала), [Ом·м]; L – длина проводника; S – площадь поперечного сечения проводника.

• 
  Слайд 14
  

  Экспериментально установлено, что удельное сопротивление проводника зависит от температуры. ρ – удельное сопротивление при температуре t; ρ0 – удельное сопротивление при t = 0 0С; α – температурный коэффициент сопротивления (характеристика материала); t – температура в 0С. Для многих металлов и сплавов при T→ 0 К (критической температуре) у проводника резко исчезает сопротивление. Такое явление называется сверхпроводимость.

• 
  Слайд 15

  Для ртути Ткр =4,12 К.

• 
  Слайд 16

  Соединения проводников

• 
  Слайд 17
  
• 
  Слайд 18

  Чему равно общее (эквивалентное) сопротивление данного участка цепи?

  Ответ: 15 Ом.

• 
  Слайд 19
  

  Сопротивлением обладают все элементы электрической цепи (потребители электроэнергии). Условные обозначения элементов электрической цепи:

• 
  Слайд 20

  Электрическая цепь постоянного тока

  а) натурное изображение, б) схема; 1 – аккумулятор, 2 – ключ, 3,4 – лампы накаливания, 5 – вольтметр, 6 – амперметр, 7 – соединительный провод.

• 
  Слайд 21

  4. Закон Ома

  Георг Симон Ом 1787 - 1854 Ом экспериментально установил, что сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R проводника. - закон Ома для постоянных полей Где - удельная проводимость проводника, [См/м] - закон Ома в дифференциальной форме для любых полей j – плотность тока в произвольной точке проводника, Е – напряженность эл. поля в той же точке

• 
  Слайд 22
  

  Для однородного участка цепи (участка, не содержащего источник ЭДС): Для неоднородного участка цепи (участка, содержащего источник ЭДС): Для полной замкнутой цепи: - закон Ома для полной цепи R – сопротивление внешнего участка цепи; r – внутреннее сопротивление источника тока - закон Ома для неоднородного участка цепи 2

• 
  Слайд 23

  Короткое замыкание

  Соединение проводов «накоротко», т.е. когда внешнее сопротивление R = 0. Соединение, не предусмотренное конструкцией и нарушающее нормальную работу устройства.

• 
  Слайд 24

  Аналогия между током и течением жидкости

• 
  Слайд 25

  Механическая модель электрической цепи

• 
  Слайд 26
  
• 
  Слайд 27

  5. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей

  Густав Кирхгоф 1824 - 1887 Разветвленные цепи – это цепи, содержащие несколько замкнутых контуров, которые могут иметь общие участки, и несколько источников тока. Георг Симон Ом 1787 - 1854 (Правила Кирхгофа вытекают из законов Ома).

• 
  Слайд 28
  

  I правило Кирхгофа (для узлов): Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна 0. Узел – точка цепи, в которой сходится не менее трех проводников. I > 0 – если ток входит в узел; I < 0 – если ток выходит из узла Количество уравнений, составленных по I правилу Кирхгофа, должно быть на 1 меньше, чем общее число узлов в цепи.

• 
  Слайд 29
  

  II правило Кирхгофа (для замкнутых контуров): Алгебраическая сумма напряжений на участках замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, встречающихся в данном контуре. За положительное направление обхода обычно принимается направление по часовой стрелке. - если ток на участке совпадает с направлением обхода; - если ток на участке НЕ совпадает с направлением обхода; - если ЭДС действует по выбранному направлению обхода. Общее количество уравнений, составленных по I и II правиламКирхгофа, должно равняться количеству неизвестных в цепи. В систему должны входить все сопротивления и ЭДС рассматриваемой цепи.

• 
  Слайд 30

  Алгоритм применения правил Кирхгофа

  1) определяем количество токов в цепи и обозначаем их стрелками; направление стрелок - произвольное (если отгадаем, получим в ответе плюс; если нет - минус, то есть противоположное направление); 2) пишем уравнение неразрывности для нашего узла (всего таких уравнений на одно меньше количества узлов): 3) пишем законы Ома для разных замкнутых контуров цепи; круговыми стрелками показано направление обхода контуров, оно произвольное (э.д.с. берётся со знаком плюс, если направление тока в нём (от "-" к "+") совпадает с направлением обхода; если не совпадает - с минусом): 4) решаем полученную систему уравнений (число уравнений равно числу неизвестных).

• 
  Слайд 31
  
• 
  Слайд 32

  Пример применения правил Кирхгофа

  Для контура абде: Для узла б: Для контура авге:

• 
  Слайд 33

  Мост Уитстона

  Мост Уитстона – это четырехполюсник, к двум полюсам которого (A,D) подключен источник тока, а к двум другим (C,B) – гальванометр (вольтметр). Устройствомоста используется для измерения сопротивления. Резисторы – плечи моста. Если мост находится в равновесии, то ток через гальванометр не идет. Тогда:

• 
  Слайд 34
  
• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36