Konstantní elektrický proud Pojem elektrického proudu. Prezentace o fyzice "Elektrický proud v různých prostředích" Světelná prezentace na téma elektrický proud

Snímek 1

Plán přednášek 1. Pojem vedení proudu. Vektor proudu a síla proudu. 2. Diferenciální forma Ohmova zákona. 3. Sériové a paralelní zapojení vodičů. 4. Příčina vzniku elektrického pole ve vodiči, fyzikální význam pojmu vnější síly. 5. Odvození Ohmova zákona pro celý řetězec. 6. První a druhé pravidlo Kirchhoffa. 7. Rozdíl kontaktních potenciálů. Termoelektrické jevy. 8. Elektrický proud v různých prostředích. 9. Proud v kapalinách. Elektrolýza. Faradayovy zákony.

Snímek 2


Elektrický proud je uspořádaný pohyb elektrických nábojů. Nositeli proudu mohou být elektrony, ionty, nabité částice. Pokud se ve vodiči vytvoří elektrické pole, začnou se v něm pohybovat volné elektrické náboje - vzniká proud zvaný vodivost. Pokud se nabité těleso pohybuje v prostoru, pak se proud nazývá konvekce. 1. Pojem vodivostní proud. Vektor proudu a síla proudu

Snímek 3


Pro směr proudu je obvyklé brát směr pohybu kladných nábojů. Pro vznik a existenci proudu je nutné: 1. přítomnost volných nabitých částic; 2. přítomnost elektrického pole ve vodiči. Hlavní charakteristikou proudu je síla proudu, která se rovná množství náboje, který prošel průřezem vodiče za 1 sekundu. Kde q je výše poplatku; t je doba průchodu náboje; Proud je skalární hodnota.

Snímek 4


Elektrický proud po povrchu vodiče může být nerovnoměrně rozložen, proto se v některých případech používá koncept proudové hustoty j. Průměrná hustota proudu se rovná poměru síly proudu k ploše průřezu vodiče. Kde j je změna proudu; S - změna plochy.

Snímek 5


Proudová hustota

Snímek 6


V roce 1826 německý fyzik Ohm experimentálně zjistil, že proudová síla J ve vodiči je přímo úměrná napětí U mezi jeho konci kde k je koeficient úměrnosti, nazývaný elektrická vodivost nebo vodivost; [k] = [cm] (siemens). Veličina se nazývá elektrický odpor vodiče. Ohmův zákon pro úsek elektrického obvodu, který neobsahuje zdroj proudu 2. Diferenciální forma Ohmova zákona

Snímek 7


Vyjádříme z tohoto vzorce R Elektrický odpor závisí na tvaru, velikosti a hmotě vodiče. Odpor vodiče je přímo úměrný jeho délce l a nepřímo úměrný ploše průřezu S Kde - charakterizuje materiál, ze kterého je vodič vyroben a nazývá se rezistivita vodiče.

Snímek 8


Vyjádřeme : Odpor vodiče je závislý na teplotě. S nárůstem teploty se zvyšuje odpor Kde R0 je odpor vodiče při 0С; t - teplota  - teplotní koeficient odporu (pro kov  0,04 deg-1). Vzorec platí také pro měrný odpor Kde 0 je měrný odpor vodiče při 0С.

Snímek 9


Při nízkých teplotách (

Snímek 10


Přeuspořádejme členy výrazu Kde I / S = j– proudová hustota; 1 /  =  je měrná vodivost vodivé látky; U / l = E je intenzita elektrického pole ve vodiči. Ohmův zákon v diferenciálním tvaru.

Snímek 11


Ohmův zákon pro homogenní úsek řetězce. Diferenciální forma Ohmova zákona.

Snímek 12

3. Sériové a paralelní zapojení vodičů

Sériové zapojení vodičů I = konst (podle zákona zachování náboje); U = U1 + U2 Rtot = R1 + R2 + R3 Rtot = Ri R = N * R1 (Pro N stejných vodičů) R1 R2 R3

Snímek 13


Paralelní zapojení vodičů U = konst I = I1 + I2 + I3 U1 = U2 = U R1 R2 R3 Pro N shodných vodičů

Snímek 14


4. Důvod výskytu elektrického proudu ve vodiči. Fyzikální význam pojmu vnější síly Pro udržení konstantního proudu v obvodu je nutné oddělit kladný a záporný náboj ve zdroji proudu, k tomu musí působit síly neelektrického původu, nazývané vnější síly. poplatky. Vlivem pole vytvářeného vnějšími silami se elektrické náboje pohybují uvnitř zdroje proudu proti silám elektrostatického pole.

Snímek 15


Díky tomu je na koncích vnějšího obvodu udržován rozdíl potenciálů a obvodem protéká konstantní elektrický proud. Vnější síly způsobují oddělení odlišných nábojů a udržují potenciálový rozdíl na koncích vodiče. Dodatečné elektrické pole vnějších sil ve vodiči vytvářejí zdroje proudu (galvanické články, baterie, elektrické generátory).

Snímek 16


EMF zdroje proudu Fyzikální veličina rovna práci vnějších sil pro přesun jednoho kladného náboje mezi póly zdroje se nazývá elektromotorická síla zdroje proudu (EMF).

Snímek 17


Ohmův zákon pro nehomogenní úsek řetězce

Snímek 18

5. Odvození Ohmova zákona pro uzavřený elektrický obvod

Nechť uzavřený elektrický obvod sestává ze zdroje proudu s  s vnitřním odporem r a vnější části s odporem R. R je vnější odpor; r - vnitřní odpor. kde je napětí na vnějším odporu; А - práce na přesunutí náboje q uvnitř zdroje proudu, to znamená práce na vnitřním odporu.

Snímek 19


Od té doby přepíšeme výraz pro : Protože podle Ohmova zákona pro uzavřený elektrický obvod ( = IR) jsou IR a Ir úbytek napětí ve vnější a vnitřní části obvodu,

Snímek 20


To je Ohmův zákon pro uzavřený elektrický obvod V uzavřeném elektrickém obvodu je elektromotorická síla zdroje proudu rovna součtu úbytků napětí ve všech úsecích obvodu.

Snímek 21


6. První a druhé Kirchhoffovo pravidlo První Kirchhoffovo pravidlo je podmínkou stálosti proudu v obvodu. Algebraický součet proudů v bodě větvení je nula, kde n je počet vodičů; II - proudy ve vodičích. Proudy jdoucí do uzlu jsou považovány za pozitivní, opouštějící uzel - negativní. Pro uzel A bude napsáno první Kirchhoffovo pravidlo:

Snímek 22


První Kirchhoffovo pravidlo Uzel elektrického obvodu je bod, ve kterém se sbíhají alespoň tři vodiče. Součet proudů konvergujících v uzlu je roven nule – první Kirchhoffovo pravidlo. První Kirchhoffovo pravidlo je důsledkem zákona zachování náboje - elektrický náboj se nemůže akumulovat v uzlu.

Snímek 23


Druhé Kirchhoffovo pravidlo Druhé Kirchhoffovo pravidlo je důsledkem zákona zachování energie. V jakékoli uzavřené smyčce rozvětveného elektrického obvodu je algebraický součet Ii na odporech Ri odpovídajících sekcí této smyčky roven součtu EMF aplikovaných v ní i

Snímek 24


Druhé Kirchhoffovo pravidlo

Snímek 25


Chcete-li sestavit rovnici, musíte vybrat směr chůze (ve směru nebo proti směru hodinových ručiček). Všechny proudy, které se shodují ve směru s bypassem smyčky, jsou považovány za kladné. EMF zdrojů proudu je považováno za pozitivní, pokud vytvářejí proud směřující k bypassu obvodu. Takže například Kirchhoffovo pravidlo pro I, II, III stupeň I I1r1 + I1R1 + I2r2 + I2R2 = - 1 –2 II – I2r2 - I2R2 + I3r3 + I3R3 = 2 + 3 IIII1r1 + I3R1 + I3r I3R3 = - 1 + 3 Obvody jsou vypočteny na základě těchto rovnic.

Snímek 26


7. Rozdíl kontaktních potenciálů. Termoelektrické jevy Elektrony s nejvyšší kinetickou energií mohou z kovu vylétnout do okolního prostoru. V důsledku emise elektronů vzniká „elektronový mrak“. Mezi elektronovým plynem v kovu a „elektronovým mrakem“ existuje dynamická rovnováha. Pracovní funkce elektronu je práce, kterou je třeba vykonat k odstranění elektronu z kovu do prostoru bez vzduchu. Povrch kovu je elektrická dvojitá vrstva, podobná velmi tenkému kondenzátoru.

Snímek 27


Potenciální rozdíl mezi deskami kondenzátoru závisí na pracovní funkci elektronu. Kde je elektronový náboj;  - rozdíl kontaktního potenciálu mezi kovem a prostředím; A - pracovní funkce (elektron-volt - E-B). Pracovní funkce závisí na chemické povaze kovu a stavu jeho povrchu (znečištění, vlhkost).

Snímek 28


Voltovy zákony: 1. Při spojení dvou vodičů z různých kovů vzniká mezi nimi rozdíl kontaktních potenciálů, který závisí pouze na chemickém složení a teplotě. 2. Rozdíl potenciálů mezi konci obvodu sestávajícího ze sériově zapojených kovových vodičů při stejné teplotě nezávisí na chemickém složení mezilehlých vodičů. Rovná se rozdílu kontaktních potenciálů vznikajících přímým spojením krajních vodičů.

Snímek 29


Uvažujme uzavřený obvod sestávající ze dvou kovových vodičů 1 a 2. EMF aplikované na tento obvod se rovná algebraickému součtu všech potenciálních skoků. Pokud jsou teploty vrstev stejné, pak  = 0. Pokud jsou např. teploty vrstev různé, pak Kde  je konstanta charakterizující vlastnosti kontaktu mezi dvěma kovy. V tomto případě se v uzavřeném okruhu objevuje termoelektromotorická síla, která je přímo úměrná rozdílu teplot obou vrstev.

Snímek 30


Termoelektrické jevy v kovech se široce používají k měření teploty. K tomu se používají termočlánky nebo termočlánky, což jsou dva dráty vyrobené z různých kovů a slitin. Konce těchto vodičů jsou připájeny. Jeden přechod je umístěn v prostředí, jehož teplota T1 musí být měřena, a druhý - v prostředí s konstantní známou teplotou. Termočlánky mají oproti běžným teploměrům řadu výhod: dokážou měřit teploty v širokém rozsahu od desítek až po tisíce stupňů absolutního měřítka.

Snímek 31


Plyny jsou za normálních podmínek dielektrika R => ∞, skládají se z elektricky neutrálních atomů a molekul. Při ionizaci plynů se objevují nositelé elektrického proudu (kladné náboje). Elektrický proud v plynech se nazývá výboj plynu. K provedení výboje plynu musí být v trubici ionizovaného plynu přítomno elektrické nebo magnetické pole.

Snímek 32


Ionizace plynu je rozpad neutrálního atomu na kladný iont a elektron působením ionizátoru (vnější vlivy - silné zahřívání, ultrafialové a rentgenové záření, radioaktivní záření, kdy jsou atomy (molekuly) plynů bombardovány rychlými elektrony. nebo ionty). Iontový elektronový atom neutrální

Snímek 33


Měřítkem procesu ionizace je intenzita ionizace, měřená počtem párů opačně nabitých částic, které vzniknou v jednotkovém objemu plynu za jednotku času. Nárazová ionizace je oddělení jednoho nebo více elektronů od atomu (molekuly), způsobené srážkou elektronů nebo iontů s atomy nebo molekulami plynu, urychlené elektrickým polem ve výboji.

Snímek 34


Rekombinace je spojení elektronu s iontem na neutrální atom. Pokud ionizátor přestane fungovat, plyn se opět stane dialektickým. elektronový iont

Snímek 35


1. Nesamostatný plynový výboj je výboj, který existuje pouze působením externích ionizátorů. Proudově-napěťová charakteristika plynového výboje: s rostoucím U se zvyšuje počet nabitých částic dopadajících na elektrodu a proud se zvyšuje na I = Ik, při kterém se všechny nabité částice dostávají k elektrodám. V tomto případě U = Uk saturační proud Kde e - elementární náboj; N0 je maximální počet párů jednomocných iontů vytvořených v objemu plynu za 1 s.

Snímek 36


2. Samostatný výboj plynu - výboj v plynu, který zůstane po ukončení činnosti vnějšího ionizátoru. Podporováno a vyvinuto nárazovou ionizací. Nesamosprávný výboj plynu se změní na nezávislý na Uz - zapalovací napětí. Proces takového přechodu se nazývá elektrický rozpad plynu. Rozlišovat:

Snímek 37


Koronový výboj - vzniká při vysokém tlaku a v ostře nehomogenním poli s velkým zakřivením povrchu, používá se k dezinfekci zemědělských osiv. Doutnavý výboj - vzniká při nízkých tlacích, používá se v plynových trubicích, plynových laserech. Jiskrový výboj - při P = Ratm a při vysokých elektrických polích - blesk (proudy až několik tisíc ampér, délka - několik kilometrů). Obloukový výboj - vzniká mezi těsně umístěnými elektrodami, (T = 3000°C - při atmosférickém tlaku. Používá se jako zdroj světla ve výkonných projektorech, v promítacích zařízeních.

Snímek 38


Plazma je zvláštní agregovaný stav hmoty, vyznačující se vysokým stupněm ionizace svých částic. Plazma se dělí na: - slabě ionizované ( - zlomky procent - horní atmosféra, ionosféra); - částečně ionizovaný (několik %); - plně ionizované (slunce, horké hvězdy, některá mezihvězdná oblaka). Uměle vytvořené plazma se používá v plynových výbojkách, plazmových zdrojích elektrické energie, magnetodynamických generátorech.

Snímek 39


Emisní jevy: 1. Fotoelektronová emise - extrakce elektronů z povrchu kovů ve vakuu za působení světla. 2. Termionická emise - emise elektronů pevnými nebo kapalnými tělesy při jejich zahřívání. 3. Emise sekundárních elektronů - protiproud elektronů z povrchu bombardovaného elektrony ve vakuu. Zařízení založená na jevu termionické emise se nazývají elektronky.

Snímek 40


V pevných látkách interaguje elektron nejen se svým atomem, ale také s ostatními atomy krystalové mřížky, energetické hladiny atomů se štěpí vytvořením energetického pásu. Energie těchto elektronů může být uvnitř zastíněných oblastí nazývaných povolené energetické pásy. Diskrétní úrovně jsou odděleny oblastmi zakázaných energetických hodnot - zakázanými zónami (jejich šířka je úměrná šířce zakázaných zón). Rozdíly v elektrických vlastnostech různých typů pevných látek jsou vysvětleny: 1) šířkou zakázaných energetických zón; 2) různé plnění povolených energetických pásů elektrony

Snímek 41


Mnoho kapalin vede elektrický proud velmi špatně (destilovaná voda, glycerin, petrolej atd.). Vodné roztoky solí, kyselin a zásad dobře vedou elektrický proud. Elektrolýza - průchod proudu kapalinou, způsobující uvolňování látek na elektrodách, které tvoří elektrolyt. Elektrolyty jsou látky s iontovou vodivostí. Iontová vodivost je uspořádaný pohyb iontů pod vlivem elektrického pole. Ionty jsou atomy nebo molekuly, které k sobě ztratily nebo přidaly jeden nebo více elektronů. Kladné ionty jsou kationty, záporné ionty jsou anionty.

Snímek 42


Elektrické pole je v kapalině vytvářeno elektrodami („+“ - anoda, „-“ - katoda). Kladné ionty (kationty) se pohybují směrem ke katodě, záporné ionty směrem k anodě. Vznik iontů v elektrolytech se vysvětluje elektrickou disociací - rozpadem molekul rozpustné látky na kladné a záporné ionty v důsledku interakce s rozpouštědlem (Na + Cl-; H + Cl-; K + I-…) . Stupeň disociace α je počet molekul n0, disociovaných na ionty, k celkovému počtu molekul n0. Při tepelném pohybu iontů dochází i k opačnému procesu opětovného sjednocování iontů, tzv. rekombinace.

Snímek 43


Zákony M. Faradaye (1834). 1. Hmotnost látky uvolněné na elektrodě je přímo úměrná elektrickému náboji q prošlému elektrolytem, ​​nebo kde k je elektrochemický ekvivalent látky; se rovná hmotnosti látky uvolněné při průchodu jednotky elektřiny elektrolytem. Kde I je stejnosměrný proud procházející elektrolytem.

Snímek 46


DĚKUJI ZA POZORNOST

Zobrazit všechny snímky

CO JE ELEKTRICKÝ PROUD V KOVech?

Elektrický proud v kovech - je to uspořádaný pohyb elektronů pod vlivem elektrického pole. Experimenty ukazují, že když proud protéká kovovým vodičem, nepřenáší se žádná hmota, proto se kovové ionty neúčastní přenosu elektrického náboje.

POVAHA ELEKTRICKÉHO PROUDU V KOVech

Elektrický proud v kovových vodičích nezpůsobuje v těchto vodičích žádné změny, kromě jejich zahřívání.

Koncentrace vodivostních elektronů v kovu je velmi vysoká: v řádu velikosti se rovná počtu atomů na jednotku objemu kovu. Elektrony v kovech jsou v nepřetržitém pohybu. Jejich nepravidelný pohyb připomíná pohyb molekul ideálního plynu. To dalo důvod se domnívat, že elektrony v kovech tvoří jakýsi elektronový plyn. Ale rychlost náhodného pohybu elektronů v kovu je mnohem vyšší než rychlost molekul v plynu.

ZKUŠENOSTI ERIKKEHO

Německý fyzik Karl Ricke provedl experiment, kdy elektrický proud procházel po dobu jednoho roku třemi k sobě přitlačenými leštěnými válci – měděným, hliníkovým a opět měděným. Po skončení bylo zjištěno, že po vzájemném pronikání kovů jsou jen nepatrné stopy, které nepřevyšují výsledky obvyklé difúze atomů v pevných látkách. Měření prováděná s vysokou mírou přesnosti ukázala, že hmotnost každého z válců zůstala nezměněna. Protože se hmotnosti atomů mědi a hliníku od sebe výrazně liší, musela by se hmotnost válců výrazně změnit, pokud by nosiče náboje byly ionty. Proto volné nosiče náboje v kovech nejsou ionty. Obrovský náboj, který prošel válci, byl zřejmě transportován takovými částicemi, které jsou stejné v mědi a hliníku. Je přirozené předpokládat, že jsou to volné elektrony, které přenášejí proud v kovech.

Karl Victor Edward Ricke

ZKUŠENOSTI L.I. MANDELSHTAM A N. D. PAPALEXI

Ruští vědci L. I. Mandelstam a N. D. Papaleksi v roce 1913 připravili originální experiment. Cívka s drátem se začala kroutit různými směry. Otočí to ve směru hodinových ručiček, pak se náhle zastaví a - zpět. Uvažovali asi takto: pokud mají elektrony skutečně hmotnost, pak když se cívka náhle zastaví, elektrony se musí nějakou dobu pohybovat setrvačností. A tak se také stalo. Na konce drátu jsme připojili telefon a slyšeli zvuk, což znamenalo, že jím protéká proud.

Mandelstam Leonid Isaakovič

Nikolaj Dmitrijevič Papaleksi (1880-1947)

ZKUŠENOSTI T. STUARTA A R. THOLMENA

Zkušenost Mandelstama a Papaleksiho z roku 1916 zopakovali američtí vědci Tolman a Stewart.

• Cívka s velkým počtem závitů tenkého drátu byla uvedena do rychlé rotace kolem své osy. Konce cívky byly připojeny pružnými dráty k citlivému balistickému galvanometru. Nedokroucená cívka byla prudce zpomalena, v obvodu se vlivem setrvačnosti nosičů náboje objevil krátkodobý proud. Celkový náboj protékající obvodem byl měřen vyřazením jehly galvanometru.

Butler Stuart Thomas

Richard Chase Tolman

KLASICKÁ ELEKTRONICKÁ TEORIE

Předpoklad, že elektrony jsou zodpovědné za elektrický proud v kovech, existoval již před experimentem Stuarta a Tolmana. V roce 1900 vytvořil německý vědec P. Drude na základě hypotézy o existenci volných elektronů v kovech vlastní elektronovou teorii vodivosti kovů, pojmenovanou po klasické elektronické teorie ... Podle této teorie se elektrony v kovech chovají jako elektronový plyn, podobně jako ideální plyn. Vyplňuje prostor mezi ionty, které tvoří krystalovou mřížku kovu

Obrázek ukazuje trajektorii jednoho z volných elektronů v krystalové mřížce kovu

ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ TEORIE:

• Přítomnost velkého množství elektronů v kovech přispívá k jejich dobré vodivosti.
• Působením vnějšího elektrického pole se na náhodný pohyb elektronů superponuje uspořádaný pohyb, tzn. je tam proud.
• Síla elektrického proudu procházejícího kovovým vodičem je rovna:
• Vzhledem k tomu, že vnitřní struktura různých látek je odlišná, bude se lišit i odpor.
• S nárůstem chaotického pohybu částic hmoty se tělo zahřívá, tzn. generování tepla. Zde je dodržován Joule-Lenzův zákon:

l = e * n * S * ® d

Supravodivost kovů a slitin

• Některé kovy a slitiny mají supravodivost, vlastnost mít striktně nulový elektrický odpor, když dosáhnou teploty pod určitou hodnotou (kritická teplota).

Fenomén supravodivosti objevil holandský fyzik H. Kamerling - Oness v roce 1911 ve rtuti (T cr = 4,2 o K).

APLIKACE NA ELEKTRICKÝ PROUD:

• získání silných magnetických polí
• přenos elektřiny od zdroje ke spotřebiteli
• výkonné elektromagnety se supravodivým vinutím v generátorech, elektromotorech a urychlovačích, v topných zařízeních

V současné době je v energetice velký problém spojený s velkými ztrátami při přenosu elektřiny po drátech.

Možné řešení problému:

Výstavba dalších přenosových vedení - výměna vodičů s velkými průřezy - zvýšení napětí - rozdělení fází

Chcete-li použít náhled prezentací, vytvořte si účet Google (účet) a přihlaste se do něj: https://accounts.google.com

Popisky snímků:

Konstantní elektrický proud

Uspořádaný (řízený) pohyb nabitých částic se nazývá elektrický proud.

Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic. Pro existenci elektrického proudu jsou nutné následující podmínky: ​​Přítomnost volných elektrických nábojů ve vodiči; Přítomnost vnějšího elektrického pole pro vodič.

Síla proudu je rovna poměru elektrického náboje q, procházejícího průřezem vodiče, k časům jeho průchodu t. I = I -proud (A) q- elektrický náboj (C) t- čas (s) g t

Aktuální jednotka -7

Ampere André Marie se narodil 22. ledna 1775 v Polemieux u Lyonu do aristokratické rodiny. Získal domácí vzdělání.. Zabýval se výzkumem souvislostí mezi elektřinou a magnetismem (tento rozsah jevů Ampere nazýván elektrodynamika). Následně rozvinul teorii magnetismu. Ampere zemřel v Marseille 10. června 1836.

Ampérmetr Ampérmetr je zařízení pro měření síly proudu. Ampérmetr je zapojen do obvodu v sérii se zařízením, ve kterém se měří proud.

APLIKACE ELEKTRICKÉHO PROUDU

Biologické působení proudu

Tepelný účinek proudu

Chemické působení elektrického proudu Poprvé byl objeven v roce 1800.

Chemické působení proudu

Magnetické působení proudu

Magnetické působení proudu

Porovnejte provedené experimenty na obrázcích. Co mají experimenty společného a v čem se liší? Zdroj proudu je zařízení, ve kterém se určitá forma energie přeměňuje na elektrickou energii. Zařízení oddělující náboj, tzn. vytvářející elektrické pole se nazývají zdroje proudu.

První elektrická baterie se objevila v roce 1799. Vynalezl jej italský fyzik Alessandro Volta (1745 - 1827) - italský fyzik, chemik a fyziolog, vynálezce zdroje stejnosměrného proudu. Jeho první zdroj proudu, „voltový sloup“, byl postaven v přísném souladu s jeho teorií „kovové“ elektřiny. Volta na sebe střídavě kladl několik desítek malých zinkových a stříbrných koleček a mezi ně vkládal papír namočený ve slané vodě.

Mechanický zdroj energie - Mechanická energie se přeměňuje na elektrickou energii. Až do konce 18. století byly všechny technické zdroje energie založeny na třecí elektrifikaci. Nejúčinnějším z těchto zdrojů je elektroforetický stroj (kotouče stroje se otáčejí v opačných směrech. V důsledku tření kartáčů o disky se na vodičích stroje hromadí náboje opačného znaménka).

Tepelný zdroj proudu - vnitřní energie se přeměňuje na elektrickou energii Termočlánek Termočlánek (termočlánek) - z jedné hrany se musí připájet dva dráty z různých kovů, pak se přechod zahřeje, pak v nich vznikne proud. Náboje jsou odděleny, když je křižovatka zahřátá. Termočlánky se používají v tepelných senzorech a v geotermálních elektrárnách jako teplotní senzor. Termoprvek

Energie světla se přeměňuje na elektrickou energii pomocí solárních panelů. Solární baterie Fotočlánek. Když jsou některé látky osvětleny světlem, objeví se v nich proud, světelná energie se přemění na elektrickou energii. V tomto zařízení se náboje oddělují působením světla. Solární články se skládají z fotočlánků. Používají se v solárních bateriích, světelných senzorech, kalkulačkách, videokamerách. Fotobuňka

Elektromechanický generátor. Náboje jsou odděleny mechanickou prací. Používá se k výrobě průmyslové elektřiny. Elektromechanický generátor Generátor (z lat. Generator - výrobce) - zařízení, přístroj nebo stroj, který vyrábí jakýkoli produkt.

Rýže. Obr. 1 Obr 3 Jaké zdroje energie vidíte na obrázcích?

Zařízení galvanického článku Galvanický článek je chemický zdroj proudu, ve kterém vzniká elektrická energie jako výsledek přímé přeměny chemické energie redoxní reakcí.

Baterie se může skládat z několika galvanických článků.

Akumulátor (z lat. Accumulator - kolektor) je zařízení pro ukládání energie za účelem jejího následného využití.

Proudový zdroj Způsob separace náboje Aplikace Fotočlánek Působení světla Solární baterie Termočlánek Vyhřívání přechodu Měření teploty Elektromechanický generátor Mechanická práce Výroba průmyslové elektro energie Galvanický článek Chemická reakce Svítilny, vysílačky Baterie Chemická reakce Automobily Klasifikace zdroje energie

Co se nazývá elektrický šok? (Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic.) 2. Co může způsobit, že se nabité částice pohybují uspořádaným způsobem? (Elektrické pole.) 3. Jak můžete vytvořit elektrické pole? (Pomocí elektrifikace.) 4. Lze jiskru vytvořenou v elektroforovém stroji nazvat elektrickým proudem? (Ano, protože dochází ke krátkodobému uspořádanému pohybu nabitých částic?) Konsolidace materiálu. otázky:

5. Jaké jsou kladné a záporné póly zdroje proudu? 6. Jaké znáte zdroje proudu? 7. Protéká elektrický proud, když je nabitá kovová koule uzemněna? 8. Pohybují se nabité částice ve vodiči, když jím protéká proud? 9. Vezmete-li bramboru nebo jablko a zapíchnete do nich měděné a zinkové pláty. Poté k těmto destičkám připojte 1,5V žárovku. Co můžeš udělat? Zajištění materiálu. otázky:

Řešíme ve třídě Page 27 Problém 5.2

Pro zážitek budete potřebovat: Pevný papírový ručník; potravinářská fólie; nůžky; měděné mince; sůl; voda; dva izolované měděné dráty; malá žárovka (1,5 V). Co děláte: Rozpusťte trochu soli ve vodě; Opatrně nařežte papírový ručník a fólii na čtverce o něco větší než mince; Namočte papírové čtverce do slané vody; Položte hromádku na sebe: měděnou minci, kousek fólie, další minci a tak dále. V horní části stohu by měl být papír a ve spodní části mince. Zasuňte chráněný konec jednoho drátu pod svazek a druhý konec připojte k žárovce. Umístěte jeden konec druhého drátu na vrchol stohu a druhý připojte k žárovce. Co se stalo? Domácí projekt. Vyrobte si baterii.

Použité zdroje a literatura: Kabardin O.F. fyzika ročník 8 M.: Education, 2014. Tomilin A.N. Příběhy o elektřině. http://ru.wikipedia.org http: // www.disel.ru http: // www.fizika.ru http: // www.edu.doal.ru http: //schools.mari-el.ru http : // www.iro.yar.ru Domácí úkol: § 5,6,7 strany 27, problém č. 5.1; Domácí projekt. Vyrobte baterii (pokyny dostane každý student).

Elektrický proud Elektrický proud je uspořádaný (řízený) pohyb elektrických nábojů. Vodivý proud (proud ve vodičích) je pohyb mikronábojů v makroobjektu. Konvekční proud je pohyb makroskopických nabitých těles v prostoru. Proud ve vakuu je pohyb mikronábojů ve vakuu.

Elektrický proud Ve vodiči se působením aplikovaného elektrického pole pohybují volné elektrické náboje: kladné - podél pole, záporné - proti poli. Nosiče náboje vykonávají komplexní pohyb: 1) chaotický s průměrnou rychlostí v ~ (10 3 ÷ 10 4 m/s), 2) řízený průměrnou rychlostí v ~ E (zlomky mm/s).

Průměrná rychlost usměrněného pohybu elektronů je tedy mnohem menší než průměrná rychlost jejich chaotického pohybu. Nevýznamná průměrná rychlost usměrněného pohybu se vysvětluje jejich častými srážkami s ionty krystalové mřížky. Zároveň se jakákoli změna elektrického pole přenáší po drátech rychlostí rovnou rychlosti šíření elektromagnetické vlny - (3 · 10 8 m/s). K pohybu elektronů při působení vnějšího pole tedy dochází po celé délce drátu téměř současně s přívodem signálu.

Při pohybu nábojů je narušeno jejich rovnovážné rozložení. V důsledku toho již povrch vodiče není ekvipotenciální a vektor elektrického pole E nesměřuje kolmo k povrchu, protože pro pohyb nábojů je nutné, aby na povrchu E τ 0. Z tohoto důvodu je el. uvnitř vodiče existuje pole, které je nulové pouze v případě rovnovážného rozložení nábojů na povrchu vodiče.

Podmínky pro vznik a existenci vodivého proudu: 1. Přítomnost volných nosičů náboje v médiu, tzn. nabité částice schopné pohybu. V kovu jsou to vodivé elektrony; v elektrolytech - kladné a záporné ionty; v plynech - kladné, záporné ionty a elektrony.

Podmínky pro vznik a existenci vodivého proudu: 2. Přítomnost elektrického pole v prostředí, jehož energie by byla vynaložena na pohyb elektrických nábojů. Aby byl proud dlouhodobý, musí se energie elektrického pole neustále doplňovat, tzn. je potřeba zdroj elektrické energie - zařízení, ve kterém se určitá energie přeměňuje na energii elektrického pole.

- síla proudu je číselně rovna náboji procházejícímu průřezem vodiče za jednotku času. V SI:. Pohyb nosičů náboje stejného znaménka je ekvivalentní pohybu nosičů opačného znaménka v opačném směru. Pokud je proud generován dvěma typy nosičů:

Vnější síly. Elektromotorická síla. Napětí Pokud v obvodu působí na nosiče proudu pouze síla elektrostatického pole, pak se nosiče pohybují, což vede k vyrovnání potenciálů ve všech bodech obvodu a k zániku elektrického pole. Pro existenci stejnosměrného proudu tedy musí být v obvodu přítomno zařízení, které působením sil neelektrického původu vytváří a udržuje potenciálový rozdíl φ. Taková zařízení se nazývají zdroje proudu (generátory - přeměňuje se mechanická energie; baterie - energie chemické reakce mezi elektrodami a elektrolytem).

Vnější síly. Elektromotorická síla. Síly třetích stran neelektrického původu působící na náboje ze strany zdrojů proudu. Vlivem pole vnějších sil se elektrické náboje pohybují uvnitř zdroje proudu proti silám elektrostatického pole. V důsledku toho je na koncích vnějšího obvodu udržován rozdíl potenciálů a obvodem prochází stejnosměrný proud.

Vnější síly. Elektromotorická síla. Vnější síly vykonávají práci pohybujících se elektrických nábojů. Elektromotorická síla (emf - E) je fyzikální veličina určená prací vykonanou vnějšími silami při pohybu jediného kladného náboje

Ohmův zákon pro homogenní úsek obvodu Úsek obvodu, který neobsahuje zdroj emf, se nazývá homogenní úsek. Ohmův zákon v integrální podobě: proud je přímo úměrný úbytku napětí v homogenní části obvodu a je nepřímo úměrný odporu této části.

Ohmův zákon není univerzální vztah mezi proudem a napětím. a) Proud v plynech a polovodičích se řídí Ohmovým zákonem pouze při malých U. b) Proud ve vakuu se neřídí Ohmovým zákonem. Boguslavského-Langmuirův zákon (zákon 3/2): I ~ U 3/2. c) při obloukovém výboji - při zvýšení proudu napětí klesá. Neuposlechnutí Ohmova zákona je způsobeno závislostí odporu na proudu.

Ohmův zákon V SI se odpor R měří v ohmech. Hodnota R závisí na tvaru a velikosti vodiče a také na vlastnostech materiálu, ze kterého je vyroben. Pro válcový vodič: kde ρ je elektrický odpor [Ohm · m], pro kovy je jeho hodnota řádově 10 –8 Ohm · m.

Odpor vodiče závisí na jeho teplotě: α je teplotní součinitel odporu, pro čisté kovy (při nepříliš nízkých teplotách jsou α 1/273 K -1, ρ 0, R 0 resp. měrný odpor resp. vodič při t = 0 o C. Takovou závislost ρ (t) vysvětlujeme tím, že s rostoucí teplotou roste intenzita chaotického pohybu kladných iontů krystalové mřížky, zpomaluje se usměrněný pohyb elektronů.

Ohmův zákon pro nehomogenní úsek řetězce Nehomogenní - úsek řetězce obsahující zdroj emf Uzavřený obvod obsahuje zdroj emf, který ve směru 1–2 podporuje pohyb kladných nábojů. E je síla pole Coulombových sil, článek E je síla pole vnějších sil.

Ohmův zákon pro nehomogenní úsek obvodu Práce vykonaná Coulombem a vnějšími silami k pohybu jediného kladného náboje q 0+ je úbytek napětí (napětí). Protože body 1, 2 byly zvoleny libovolně, platí získané vztahy pro libovolné dva body elektrického obvodu:

Práce a síla elektrického proudu Joule-Lenzův zákon Při srážce volných elektronů s ionty krystalové mřížky předávají iontům přebytek kinetické energie, kterou získávají při zrychleném pohybu v elektrickém poli. V důsledku těchto srážek se zvyšuje amplituda oscilací iontů v blízkosti uzlů krystalové mřížky (tepelný pohyb iontů se stává intenzivnějším). V důsledku toho se vodič zahřívá: teplota je mírou intenzity chaotického pohybu atomů a molekul. Uvolněné teplo Q se rovná práci proudu A.

Kirchhoffovy zákony Používají se k výpočtu rozvětvených stejnosměrných obvodů. Nevětvený elektrický obvod je obvod, ve kterém jsou všechny prvky obvodu zapojeny do série. Prvek elektrického obvodu - jakékoli zařízení zahrnuté v elektrickém obvodu. Elektrický uzel je bod na rozvětveném obvodu, kde se sbíhají více než dva vodiče. Větev rozvětveného elektrického obvodu je úsek obvodu mezi dvěma uzly.

Druhý Kirchhoffův zákon (zobecněný Ohmův zákon): v libovolné uzavřené smyčce, libovolně zvolené v rozvětveném elektrickém obvodu, je algebraický součet součinů proudových sil I i a odporu příslušných úseků R i této smyčky roven algebraický součet emf. v obrysu.

Druhý Kirchhoffův zákon Proud je považován za kladný, pokud se jeho směr shoduje s konvenčně zvoleným směrem průchodu smyčky. E.m.s. je považováno za kladné, pokud směr bypassu vychází z - do + zdroje proudu, tzn. emf vytváří proud, který odpovídá směru bypassu.

Postup výpočtu rozvětveného obvodu: 1. Libovolně vyberte a na výkresu vyznačte směr proudu ve všech úsecích obvodu. 2. Spočítejte počet uzlů v řetězci (m). Zapište první Kirchhoffův zákon pro každý z (m-1) uzlů. 3. Vyberte libovolně uzavřené obrysy v okruhu, libovolně vyberte směr průchodu obrysů. 4. Zapište druhý Kirchhoffův zákon pro obrysy. Pokud se řetězec skládá z p-větví a m-uzlů, pak počet nezávislých rovnic 2. Kirchhoffova zákona je (p-m + 1).