Здравствуйте, уважаемый слушатель. Предлагаю Вам 2 занятие по теме: « Законы постоянного тока». Ирина Станиславовна. Дополнительную информацию по данному вопросу вы можете найти на сайтах
www. school-collection. *****,
http://*****/posters/spectrum/light,
http://www. *****.
Законы постоянного тока.
Электрический ток - направленное движение заряженных частиц.
Величины характеризующие электрический ток:
Сила тока – физическая величина, показывающая значение заряда, который протекает через поперечное сечение проводника за единицу времени:
I = q/t.
В простейшей модели считают, что сила тока, протекающего через поперечное сечение проводника, связана с концентрацией n свободных носителей заряда в проводнике, зарядом q каждого из них, скоростью u их направленного движения дрейфа и площадью S поперечного сечения проводника:
I =qnuS.
Напряжение : U=A\q [В]
Сопротивление: R=ρl\s [Ом]
Если резистор представляет собой длинный однородный проводник постоянного сечения, то его сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:
R=
Коэффициент пропорциональности p ( не путать с плотностью p материала проводника!), характеризующий материал резистора, называется удельным электрическим сопротивлением материала, выражается в Ом. м и заносится в справочные таблицы. Удельное сопротивление материалов расчет с температурой по линейному закону.
ϸ1 = ϸ0 (1 + a t ).
Закон Ома для участка цепи:
Закон Ома чаще всего записывается в виде:
I = U/R
Закон Ома для замкнутой цепи: I= έ\ (R+ r)
Где r - внутреннее сопротивление источника, а έ- ЭДС
Всякий источник тока принято характеризовать работой сторонних сил Аст, которую они свершают при таком перемещении заряда q внутри источника. Отношение
έ =А\ q
Называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока.
Выражается ЭДС в вольтах (1В = 1Дж/1 Кл), как и разность потенциалов.
Соединения проводников:
Последовательное:
I = IR = IK =I^ = Ie
Силу тока измерят амперметром, который включается в цепь всегда последовательно. Чем меньше сопротивление амперметра, тем меньше изменений в цепи при его подключении. У идеального амперметра сопротивление равно нулю.
Сопротивления:
Rобщ= R1+R2+…..+Rv
Напряжение: U=U1+U2+…
Параллельное соединение:
Сила тока: I=I1+I2+…
Напряжение: U=U1=U2=..
Сопротивление:
Если единственным результатом существования электрического тока на участке цепи является изменение цепи внутренней энергии элементов цепи, сопровождающееся их нагреванием, то работа тока равна:
А =. UIt
Если параллельно с нагреванием элементов цепи идет теплообмен со средой, а их температура остается постоянной, то вся работа А электрического поля равна выделившемуся в окружающее пространство количеству теплоты Q:
A = Q = Uq = UIt,
Отношение работы тока в проводнике к промежутку времени, за который она совершена, называется мощностью тока, обозначается буквой Р и равна:
Р=UI
Независимо друг от друга Дж. Джоуль и Э. Ленц получили соотношение для количества теплоты, выделяющегося на проводнике сопротивлением R за время t при протекании по нему электрического тока силой тока I, поэтому соотношение
Q = I2 Rt
Носит название закона Джоуля – Ленца.
Примеры решения задач:
Пример 1.
При коротком замыкании выводов гальванического элемента сила тока в цепи равна 2 А. При подключении к выводам гальванического элемента электрической лампы, электрическим сопротивлением 3 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А. По результатам этих экспериментов определите ЭДС гальванического элемента.
Решение:
По закону Ома для полной цепи при коротком замыкании выводов аккумулятора R = O, сила тока в цепи равна:
I=έ\R+r, т. к. короткое замыкание, то I=έ\ r. r= έ\12
Отсюда внутреннее сопротивление аккумулятора равно:
I=έ\R+r\12=2A, έ=2*5+ έ\12, έ=12B
Пример 2.
Через участок цепи (см. рисунок) идет постоянный ток I = 10 A.
R A
I R R R RR
 | |||
 | | |  |
R
Какое значение силы тока показывает амперметр? Сопротивлением амперметра пренебречь.
1) 1А 2) 2А 3) 3А 4) 5А
Решение. Т. к. проводники соединены параллельно, то I=I1+I2, сопротивления одинаковы, значит I1= I2, токи по 5 А.
Пример 3.Два резистора, сопротивления которых равны 2 Ом и 8 Ом, включены в электрическую цепь параллельно, как показано на рисунке. В этом случае для значений силы тока в резисторах справедливо соотношение
1) I1 = 2I2 2) I1 = 14I2 3) I1 = 12I2 4) I1 = 4I2
2 Ом
I2 8 Ом
Решение: U1=U2 I1*2=I2*8, значит I1 = 4I2
Пример 4. Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки(1), реостата (2), ключа(3), амперметра(4) и вольтметра (5). После этого он провел измерения напряжения силы тока в цепи при двух различных значениях сопротивлений внешней цепи (см. фотографии). Определите ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки.
Решение:
Измеренные значения напряжения и силы тока
U1=3,2 B I1=0,5 A
U2=2,6 B I2=1A
Закон Ома для полной цепи: 
или 
Уравнения: 
; 
Равенство: 
e =3,2 B+(0,5 A×1,2 OM) =3,8 B
[или e=2,6 B+(1,0 A×1,2 OM)=3,8 B]
Ответ: e = 3,8 B, r = 1,2 OM.
Пример 5. два тонких медных проводника одинаковой l длины соединены последовательно. Диаметр первого равен d1, второго – d2.. Определите отношение напряженности электростатического поля первого проводника к напряженности поля второго проводникаЕ1\Е2 при протекании по ним тока.
РЕШЕНИЕ:
1) Записаны уравнения, связывающие разность потенциалов на концах проводника с напряженностью однородного электрического поля: U1 = E1 l, U2 = E2 l
2) Записан закон Ома для участка цепи:U1 = I R1 и U2 = IR2,
где R1 и R2 – сопротивления проводников.
Записаны выражения для сопротивления проводников:
; 
, где p- удельное сопротивление меди
; 
- поперечные сечения проводников
3) Выполнены математические преобразования 
,получен правильный ответ 
Задачи для самостоятельного решения:
Пример1.
При коротком замыкании выводов гальванического элемента сила тока в цепи равна 2 А. При подключении гальванического элемента, электрической лампы электрическим сопротивлением 3 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А. По результатам этих экспериментов определите внутреннее сопротивление гальванического элемента.
Пример 2.
В участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого резистора равно 8 Ом. Найдите общее сопротивление участка.
 |  |
R R
 |  |  |
 | | |
R R
R
 |  |
1) 32 Ом 3) 8 Ом
2) 16 Ом 4) 4 Ом
Пример 3.Через участок цепи (см. рисунок) течет постоянный ток I = 4 A. Что показывает амперметр? Сопротивлением амперметра пренебречь.
R A
|
R I
R R R
1) 1 A 2) 2 A 3) 3 A 4) 1,5 A
Пример 4.
Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа(3), амперметра (4), и вольтметра(5). После этого он измерил напряжение на полюсах источника тока и силу тока в цепи при различных положениях ползунка реостата (см. фотографии). Определите количество теплоты, выделяющейся внутри батарейки за 1 мин во втором опыте.
Пример 5. Резисторы поочередно подключают к источнику постоянного тока. Сопротивления резисторов равны соответственно 3 Ом и 12 Ом. Мощность тока в резисторах одинакова. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?
