Методическая разработка Электродинамика (стр. 12 )

Проверьте еще раз, как вы усвоили основные понятия:

Сила тока.

Электрический ток – это направленное движение электронов по проводнику.

Ток характеризуется направлением и величиной.

Принято считать, что ток идет от плюса источника через внешнюю цепь к минусу источника, а затем - через источник и снова во внешнюю часть цепи.

Надо знать, что многие потребители совершенно не допускают, чтобы ток шел через них в обратном направлении – могут возникнуть серьезные неприятности, даже взрыв (в конденсаторе)…

Итак, ток идет от плюса к минусу. Но… но ведь ток – это направленное движение электронов. А электроны-то заряжены отрицательно.

А разве “минусы” могут пойти к “минусам”? Они же одноименные заряды, а одноименные – не притягиваются, а отталкиваются… Электроны могут идти только к плюсу.

Но когда ученые решали вопрос о направлении тока в цепи, никто еще не знал, что это такое – электрический ток и что такое электроны. А когда узнали – не стали изменять того, к чему все привыкли, так и сейчас говорят: ток идет от плюса к минусу.

I – величина тока называется силой тока, сила тока показывает, сколько электричества проходит за одну секунду через поперечное сечение проводника.

Если за 1 секунду прошел 1 кулон электричества, (I = 1 А), то сила тока равна одному амперу.

I – такой буквой обозначается сила тока. I (А).

Итак, основная единица силы тока – 1 ампер.

1 миллиампер (1мА) = 0,001 ампера – прибор – миллиамперметр,

1 микроампер (1мкА) = 0,000001 А – прибор – микроамперметр,

1 килоампер (1 кА) = 1000 А – прибор – килоамперметр.

Сила тока – основная характеристика работы потребителей.

Фактически все вопросы, связанные с регулировкой работы цепи, сводятся к установке нормальной для данной цепи силы тока. Лишний ток – горит потребитель. Не хватает тока – плохо работает, появляются искажения сигнала и т. п.

Внимание! Не надо путать понятия:

Сила тока и напряжение – понятия совершенно разные. Нельзя спрашивать – сколько ампер в одном вольте? Это все равно, что спросить – сколько часов в одном километре?

Нельзя спрашивать – сколько тока в источнике? Можно спросить – на какой ток рассчитан источник?

Можно спросить – чему равна ЭДС источника? Или – чему равно напряжение на источнике?

А сила тока источника зависит от потребителя, от его сопротивления.

Электрическое сопротивление.

1. За счет чего возникает электрическое сопротивление.

2. От чего и как зависит величина сопротивления.

3. Удельное сопротивление – что это такое?

4. Влияние температуры на сопротивление.

Конспект.

Когда ток идет по проводнику – электроны сталкиваются с атомами, за счет этого возникает электрическое сопротивление.

За счет сопротивления ток нагревает проводники.

↑

↓ R = ρ x l↑/ S↑; l = R x S / ρ; S = ρ x l / R,

где R – сопротивление в омах (Ом); l – длина проводника в метрах (м); S – площадь поперечного сечения проводника в кв. мм (мм²); d – диаметр круглого проводника в миллиметрах (мм); S = 0,8 x d² квадратных миллиметров (мм²); ρ – удельное сопротивление материала (Ом мм / м).

При повышении температуры сопротивление увеличивается – атомы колеблются сильнее и пройти между ними труднее.

С точки зрения электротехники главная характеристика любого проводника – его электрическое сопротивление R.

Проводники, как и все материалы, состоят из атомов. Атомы все время колеблются за счет окружающей теплоты. Чем теплее – тем сильнее колебания.

Когда электроны под действием сил электрического поля (или магнитного поля) начинают двигаться, то они многократно сталкиваются с атомами – атомы мешают им проходить, возникает сопротивление прохождению тока – электрическое сопротивление.

От чего и как зависит величина сопротивления? Без слов это можно записать так;

R↑ ← l↑; R↑ ← ρ↑; R = ρ x l / S; R↓ ← S↑; R↑ ← tº ↑.

Проводимость – величина, обратная сопротивлению.

Если надо записать: общая проводимость равна сумме всех проводимостей, то это можно записать двумя способами:

g = g+ g+ g или 1/ R = 1/ R+ 1/ R+ 1/ R+ …

Подведем итоги – что надо знать в первую очередь:

1. Электрический ток – это направленное движение электронов. Ток идее от плюса к минусу (по внешней цепи).

2. Для создания тока к выводам от потребителя надо подвести напряжение. Напряжение обозначается буквой U, измеряется в вольтах.

3. Напряжение можно снять с источников, а можно и с участка цепи, по которому идет ток: U = I x R.

4. Все проводники обладают сопротивлением. Сопротивление зависит от длины проводника (R↑ ← l↑), сечения проводника (R↑ ← S↓) и материала проводника (R↑ ← ρ↑).

5. Любой источник создает электродвижущую силу (ЭДС). E (В). При подключении к источнику потребителей часть ЭДС создает напряжение на потребителях, а часть – бесполезно теряется внутри источника – преодолевает его внутреннее сопротивление R.

Закон Ома для участка цепи.

Внимание!

1. От чего и как зависит сила тока на участке цепи?

2. От чего и как зависит падение напряжения на участке?

3. Как и чем можно изменять силу тока и “делить” напряжение?

Конспект.

I ↑↓ = U↑/ R↑

Закон Ома показывает, от чего и как зависит сила тока ( I ↑↓ = U↑/ R↑) на участке цепи: - от напряжения : чем больше напряжение, тем и сила тока больше – во столько же раз U↑ → I↑; - от сопротивления: чем больше сопротивление (R = U/ I), тем сила тока меньше – во столько же раз.

Из закона Ома – падение напряжения – когда по сопротивлению идет ток, то на сопротивлении остается (падает) часть напряжения – чем больше сопротивление, тем больше

↑↑ ↑ ↑

падение напряжения: U = I x R; - чем больше сила тока, тем больше падает напряжение. Силу тока можно плавно изменять с помощью переменного сопротивления – реостата. Напряжение можно “делить” с помощью переменного сопротивления – потенциометра.

Пояснение к теме “Закон Ома для участка цепи”.

Из каких частей состоит электрическая цепь? – Из внешней и внутренней. К внешней относится все, что подключается к источнику.

Но и сама внешняя часть цепи состоит иногда из частей – участков цепи. Так, если взять елочную гирлянду лампочек, то каждая лампочка и есть участок цепи. I↑↓ = U↑/ R↑.

Еще в 1827 г. физик Ом установил – от чего и как зависит сила тока на участке цепи, если известно напряжение на этом участке и сопротивление участка. Вот что установил Ом. Это и есть закон Ома: U = I x R.

1. Чем больше напряжение, тем больше и сила тока – ровно во столько же раз.

2. А если сопротивление больше, то сила тока, наоборот, меньше – тоже во столько же раз – R = U/ I.

Больше ни от чего сила тока не зависит – только от U и от R. Обычно закон Ома читается так: “Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению”.

Физическая сущность всегда одна: чем больше напряжение – тем больше сила тока, чем больше сопротивление – тем меньше сила тока – во столько же раз!

Вопрос: Если вы поняли сущность закона Ома, то посоветуйте, что надо делать, если сила тока слишком велика и потребители часто перегорают?

- А, если, наоборот, не хватает силы тока – потребители плохо работают?

Падение напряжения на участке цепи (сверхважное следствие из закона Ома).

↑U↑ = I↑ x ↑R.

Эта простая формула имеет практически важный физический смысл: если по сопротивлению проходит ток, то на этом сопротивлении остается напряжение – “создается падение напряжения”, так говорят специалисты: ↑U ← ↑R; ↑U ← I↑.

Из формулы видно, от чего и как зависит – сколько вольт останется: чем больше сопротивление участка, тем больше и падение напряжения: чем больше сила тока, тем и больше останется напряжения на участке.

Слово “останется” сказано не случайно…

Нередко падение напряжения является нежелательным. Все знают, что вечером лампочки светят хуже. В чем дело? По-видимому не хватает силы тока для нормальной работы потребителей. Но потребители-то и днем, и вечером – одни и те же, сопротивление у них не меняется.

Вывод один – вечером не хватает напряжения.

А куда же оно девается? Остается (падает) в проводах, по которым ток проходит к потребителям. Ведь провода имеют тоже сопротивление, значит, они – тоже участки цепи… И чем больше останется напряжения в проводах, тем меньше достанется потребителям… ↓R = ρ x l/ S↑.

Из формулы видно, что можно уменьшить падение напряжения в линии: - или уменьшить силу тока, включить лишние потребители, или уменьшить сопротивление проводов линии, но дорогое это дело…

Не понимая этой формулы, невозможно понять работу усилителя электрических колебаний, невозможно наладить аппаратуру, а тем более отремонтировать незнакомую радиотехническую установку. При ремонте прежде всего следует измерить падение напряжения на отдельных участках и сравнить с указанным на схеме. Чаще всего причиной изменения напряжения является изменение силы тока. Нашел причину, почему ток изменился – и ремонт закончен.

Вот пример – задача из радиотехники. Эта схема – простой усилитель на транзисторе. Потребовался ремонт – усилитель работает, но дает сильные искажения. Измеряем напряжение на участках:

U- должно быть 9 В – так и есть – 9 В;

U- должно быть 4,5 В, а на самом деле – 9 В. Из радиотехники должно быть известно, что сила тока в цепи ABC (коллектор - эмиттер) сильно зависит от силы тока в цепи ADC – в цепи базы.