Konstantna električna struja Pojam električne struje. Prezentacija iz fizike "Električna struja u različitim sredinama" Svjetlosna prezentacija na temu električne struje

Slajd 1

Plan predavanja 1. Pojam struje provođenja. Vektor struje i jačina struje. 2. Diferencijalni oblik Ohmovog zakona. 3. Serijsko i paralelno spajanje vodiča. 4. Razlog pojave električnog polja u vodiču, fizičko značenje pojma vanjskih sila. 5. Derivacija Ohmovog zakona za cijeli lanac. 6. Prvo i drugo pravilo Kirchhoffa. 7. Kontaktna razlika potencijala. Termoelektrični fenomeni. 8. Električna struja u raznim okruženjima. 9. Struja u tekućinama. Elektroliza. Faradayevi zakoni.

Slajd 2

Električna struja je uređeno kretanje električnih naboja. Nosioci struje mogu biti elektroni, ioni, nabijene čestice. Ako se u vodiču stvori električno polje, tada će se u njemu početi kretati slobodni električni naboji - nastaje struja koja se zove struja vodljivosti. Ako se nabijeno tijelo giba u prostoru, tada se struja naziva konvekcija. 1. Pojam struje vodljivosti. Vektor struje i jačina struje

Slajd 3

Za smjer struje uobičajeno je uzeti smjer kretanja pozitivnih naboja. Za nastanak i postojanje struje potrebno je: 1. prisutnost slobodnih nabijenih čestica; 2. prisutnost električnog polja u vodiču. Glavna karakteristika struje je jakost struje, koja je jednaka količini naboja koja je prošla poprečnim presjekom vodiča u 1 sekundi. Gdje je q iznos naknade; t je vrijeme prolaska naboja; Struja je skalarna vrijednost.

Slajd 4

Električna struja po površini vodiča može biti neravnomjerno raspoređena, stoga se u nekim slučajevima koristi koncept gustoće struje j. Prosječna gustoća struje jednaka je omjeru jačine struje i površine poprečnog presjeka vodiča. Gdje je j promjena struje; S - promjena područja.

Slajd 5

Gustoća struje

Slajd 6

Godine 1826. njemački fizičar Ohm eksperimentalno je ustanovio da je jakost struje J u vodiču izravno proporcionalna naponu U između njegovih krajeva. Gdje je k koeficijent proporcionalnosti, nazvan električna vodljivost ili vodljivost; [k] = [cm] (siemens). Ta veličina se naziva električni otpor vodiča. Ohmov zakon za dio električnog kruga koji ne sadrži izvor struje 2. Diferencijalni oblik Ohmova zakona

Slajd 7

Iz ove formule izražavamo R Električni otpor ovisi o obliku, veličini i tvari vodiča. Otpor vodiča izravno je proporcionalan njegovoj duljini l i obrnuto proporcionalan površini presjeka S Gdje - karakterizira materijal od kojeg je vodič izrađen i naziva se otpornost vodiča.

Slajd 8

Izrazimo : Otpor vodiča ovisi o temperaturi. S porastom temperature raste otpor Gdje je R0 otpor vodiča na 0S; t - temperatura;  - temperaturni koeficijent otpora (za metal  0,04 deg-1). Formula vrijedi i za specifični otpor gdje je 0 specifični otpor vodiča na 0S.

Slajd 9

Na niskim temperaturama (

Slajd 10

Preuredimo članove izraza gdje je I / S = j– gustoća struje; 1 /  =  je specifična vodljivost tvari vodiča; U / l = E je jakost električnog polja u vodiču. Ohmov zakon u diferencijalnom obliku.

Slajd 11

Ohmov zakon za homogeni dio lanca. Diferencijalni oblik Ohmovog zakona.

Slajd 12

3. Serijski i paralelni spoj vodiča

Redni spoj vodiča I = const (prema zakonu održanja naboja); U = U1 + U2 Rtot = R1 + R2 + R3 Rtot = Ri R = N * R1 (za N identičnih vodiča) R1 R2 R3

Slajd 13

Paralelno spajanje vodiča U = const I = I1 + I2 + I3 U1 = U2 = U R1 R2 R3 Za N identičnih vodiča

Slajd 14

4. Razlog pojave električne struje u vodiču. Fizičko značenje pojma vanjskih sila Za održavanje stalne struje u strujnom krugu potrebno je odvojiti pozitivne i negativne naboje u izvoru struje; za to sile neelektričnog porijekla, koje se nazivaju vanjske sile, moraju djelovati na slobodne naknade. Zbog polja stvorenog vanjskim silama, električni naboji se kreću unutar izvora struje protiv sila elektrostatičkog polja.

Slajd 15

Zbog toga se na krajevima vanjskog kruga održava razlika potencijala i u krugu teče stalna električna struja. Vanjske sile uzrokuju odvajanje različitih naboja i održavaju razliku potencijala na krajevima vodiča. Dodatno električno polje vanjskih sila u vodiču stvaraju izvori struje (galvanske ćelije, baterije, električni generatori).

Slajd 16

EMF izvora struje Fizička veličina jednaka radu vanjskih sila za pomicanje jednog pozitivnog naboja između polova izvora naziva se elektromotorna sila izvora struje (EMF).

Slajd 17

Ohmov zakon za nehomogeni dio lanca

Slajd 18

5. Izvođenje Ohmovog zakona za zatvoreni električni krug

Neka se zatvoreni električni krug sastoji od izvora struje s , s unutarnjim otporom r i vanjskim dijelom koji ima otpor R. R je vanjski otpor; r - unutarnji otpor. gdje je napon na vanjskom otporu; A - rad na pomicanju naboja q unutar izvora struje, odnosno rad na unutarnjem otporu.

Slajd 19

Tada ćemo prepisati izraz za : Budući da su, prema Ohmovom zakonu za zatvoreni električni krug ( = IR), IR i Ir pad napona u vanjskom i unutarnjem dijelu strujnog kruga,

Slajd 20

To je Ohmov zakon za zatvoreni električni krug U zatvorenom električnom krugu elektromotorna sila izvora struje jednaka je zbroju padova napona u svim dijelovima strujnog kruga.

Slajd 21

6. Prvo i drugo Kirchhoffovo pravilo Prvo Kirchhoffovo pravilo je uvjet za postojanost struje u strujnom krugu. Algebarski zbroj struja u točki grananja je nula gdje je n broj vodiča; Ii - struje u vodičima. Struje koje idu u čvor smatraju se pozitivnim, a ostavljaju čvor negativnim. Za čvor A, prvo Kirchhoffovo pravilo će biti napisano:

Slajd 22

Prvo Kirchhoffovo pravilo Čvor električnog kruga je točka u kojoj se konvergiraju najmanje tri vodiča. Zbroj struja koje konvergiraju u čvoru jednak je nuli - prvo Kirchhoffovo pravilo. Prvo Kirchhoffovo pravilo posljedica je zakona održanja naboja – električni naboj ne može se akumulirati u čvoru.

Slajd 23

Drugo Kirchhofovo pravilo Drugo Kirchhoffovo pravilo posljedica je zakona održanja energije. U bilo kojoj zatvorenoj petlji razgranatog električnog kruga, algebarski zbroj Ii na otporima Ri odgovarajućih dijelova ove petlje jednak je zbroju EMF-a primijenjenog u njemu i

Slajd 24

Drugo Kirchhofovo pravilo

Slajd 25

Da biste sastavili jednadžbu, morate odabrati smjer hoda (u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu). Sve struje koje se podudaraju u smjeru s obilaznicom petlje smatraju se pozitivnim. EMF izvora struje smatra se pozitivnim ako stvaraju struju usmjerenu prema zaobilaznici kruga. Tako, na primjer, Kirchhoffovo pravilo za I, II, III stupanj I I1r1 + I1R1 + I2r2 + I2R2 = - 1 –2 II – I2r2 - I2R2 + I3r3 + I3R3 = 2 + 3 IIII1r1 + I1R1 + I1R1 + I3R3 = - 1 + 3 Krugovi se izračunavaju na temelju ovih jednadžbi.

Slajd 26

7. Kontaktna razlika potencijala. Termoelektrični fenomeni Elektroni s najvećom kinetičkom energijom mogu izletjeti iz metala u okolni prostor. Kao rezultat emisije elektrona nastaje "elektronski oblak". Postoji dinamička ravnoteža između elektronskog plina u metalu i "elektronskog oblaka". Radna funkcija elektrona je rad koji treba obaviti da bi se elektron uklonio iz metala u prostor bez zraka. Površina metala je električni dvostruki sloj, sličan vrlo tankom kondenzatoru.

Slajd 27

Razlika potencijala između ploča kondenzatora ovisi o radnoj funkciji elektrona. Gdje je naboj elektrona;  - kontaktna razlika potencijala između metala i okoline; A - radna funkcija (elektron-volt - E-B). Radna funkcija ovisi o kemijskoj prirodi metala i stanju njegove površine (zagađenje, vlaga).

Slajd 28

Voltini zakoni: 1. Kada se spoje dva vodiča od različitih metala, između njih nastaje kontaktna razlika potencijala koja ovisi samo o kemijskom sastavu i temperaturi. 2. Razlika potencijala između krajeva kruga koji se sastoji od serijski spojenih metalnih vodiča na istoj temperaturi ne ovisi o kemijskom sastavu međuvodiča. Jednaka je kontaktnoj razlici potencijala koja proizlazi iz izravnog spajanja ekstremnih vodiča.

Slajd 29

Razmotrimo zatvoreni krug koji se sastoji od dva metalna vodiča 1 i 2. EMF primijenjen na ovaj krug jednak je algebarskom zbroju svih potencijalnih skokova. Ako su temperature slojeva jednake, tada je  = 0. Ako su temperature slojeva različite, na primjer, tada je gdje je  konstanta koja karakterizira svojstva kontakta između dva metala. U tom slučaju se u zatvorenom krugu pojavljuje termoelektromotorna sila, koja je izravno proporcionalna temperaturnoj razlici oba sloja.

Slajd 30

Termoelektrični fenomeni u metalima se široko koriste za mjerenje temperature. Za to se koriste termoelementi ili termoelementi, koji su dvije žice izrađene od raznih metala i legura. Krajevi ovih žica su zalemljeni. Jedan spoj se postavlja u okolinu čija se temperatura T1 mora mjeriti, a drugi - u okolinu s konstantnom poznatom temperaturom. Termoparovi imaju niz prednosti u odnosu na konvencionalne termometre: mogu mjeriti temperature u širokom rasponu od desetaka do tisuća stupnjeva apsolutne ljestvice.

Slajd 31

Plinovi u normalnim uvjetima su dielektrici R => ∞, sastoje se od električno neutralnih atoma i molekula. Kada se plinovi ioniziraju, pojavljuju se nosioci električne struje (pozitivni naboji). Električna struja u plinovima naziva se plinsko pražnjenje. Za izvođenje plinskog pražnjenja, električno ili magnetsko polje mora biti prisutno na cijevi ioniziranog plina.

Slajd 32

Ionizacija plina je raspad neutralnog atoma na pozitivni ion i elektron pod djelovanjem ionizatora (vanjski utjecaji - jako zagrijavanje, ultraljubičasto i rendgensko zračenje, radioaktivno zračenje, kada se atomi (molekule) plinova bombardiraju brzim elektronima ili ioni). Ion elektron atom neutralan

Slajd 33

Mjera ionizacijskog procesa je intenzitet ionizacije, mjeren brojem parova suprotno nabijenih čestica koje nastaju u jedinici volumena plina u jedinici vremena. Udarna ionizacija je odvajanje jednog ili više elektrona od atoma (molekule), uzrokovano sudarom elektrona ili iona s atomima ili molekulama plina, ubrzano električnim poljem u pražnjenju.

Slajd 34

Rekombinacija je kombinacija elektrona s ionom u neutralni atom. Ako ionizator prestane raditi, plin ponovno postaje dijalektički. elektronski ion

Slajd 35

1. Nesamoodrživo plinsko pražnjenje je pražnjenje koje postoji samo pod djelovanjem vanjskih ionizatora. Strujno-naponska karakteristika plinskog pražnjenja: kako se U povećava, povećava se broj nabijenih čestica koje dolaze do elektrode i struja raste na I = Ik, pri čemu sve nabijene čestice dospiju do elektroda. U ovom slučaju, U = Uk struja zasićenja gdje je e - elementarni naboj; N0 je maksimalni broj parova jednovalentnih iona koji nastaju u volumenu plina za 1 s.

Slajd 36

2. Samoodrživo plinsko pražnjenje – pražnjenje u plinu koje ostaje nakon prestanka djelovanja vanjskog ionizatora. Podržan i razvijen udarnom ionizacijom. Nesamoodrživo plinsko pražnjenje prelazi u neovisno kod Uz - napona paljenja. Proces takvog prijelaza naziva se električni slom plina. razlikovati:

Slajd 37

Koronsko pražnjenje - javlja se pri visokom tlaku iu oštro nehomogenom polju s velikom zakrivljenošću površine; koristi se za dezinfekciju poljoprivrednog sjemena. Svjetleće pražnjenje - javlja se pri niskim tlakovima, koristi se u plinsko-svjetlosnim cijevima, plinskim laserima. Iskreni pražnjenje - kod P = Ratm i kod velikih električnih polja - munje (struje do nekoliko tisuća Ampera, duljina - nekoliko kilometara). Lučno pražnjenje - javlja se između blisko raspoređenih elektroda, (T = 3000 °C - pri atmosferskom tlaku. Koristi se kao izvor svjetlosti u snažnim projektorima, u projekcijskoj opremi.

Slajd 38

Plazma je posebno agregatno stanje tvari koje karakterizira visok stupanj ionizacije njezinih čestica. Plazma se dijeli na: - slabo ioniziranu ( - udjeli postotka - gornja atmosfera, ionosfera); - djelomično ionizirana (nekoliko%); - potpuno ionizirani (sunce, vruće zvijezde, neki međuzvjezdani oblaci). Umjetno stvorena plazma koristi se u svjetiljkama s plinskim pražnjenjem, plazma izvorima električne energije, magnetodinamičkim generatorima.

Slajd 39

Emisioni fenomeni: 1. Fotoelektronska emisija – ekstrakcija elektrona s površine metala u vakuumu pod djelovanjem svjetlosti. 2. Termionska emisija – emisija elektrona čvrstih ili tekućih tijela kada su zagrijana. 3. Sekundarna elektronska emisija – protutok elektrona s površine bombardirane elektronima u vakuumu. Uređaji koji se temelje na fenomenu termoionske emisije nazivaju se vakuumske cijevi.

Slajd 40

U čvrstim tijelima, elektron stupa u interakciju ne samo sa svojim atomom, već i s drugim atomima kristalne rešetke; energetske razine atoma se dijele stvaranjem energetskog pojasa. Energija ovih elektrona može biti unutar zasjenjenih područja koja se nazivaju dopušteni energetski pojasevi. Diskretne razine su odvojene područjima zabranjenih energetskih vrijednosti - zabranjenim zonama (njihova širina je razmjerna širini zabranjenih zona). Razlike u električnim svojstvima različitih vrsta krutih tvari objašnjavaju se: 1) širinom zabranjenih energetskih zona; 2) različito punjenje dopuštenih energetskih pojaseva elektronima

Slajd 41

Mnoge tekućine vrlo slabo provode struju (destilirana voda, glicerin, kerozin itd.). Vodene otopine soli, kiselina i lužina dobro provode električnu struju. Elektroliza - prolazak struje kroz tekućinu, što uzrokuje oslobađanje tvari na elektrodama koje čine elektrolit. Elektroliti su tvari ionske vodljivosti. Ionska vodljivost je uređeno kretanje iona pod utjecajem električnog polja. Ioni su atomi ili molekule koji su sebi izgubili ili dodali jedan ili više elektrona. Pozitivni ioni su kationi, negativni ioni su anioni.

Slajd 42

Električno polje u tekućini stvaraju elektrode ("+" - anoda, "-" - katoda). Pozitivni ioni (kationi) kreću se prema katodi, negativni ioni prema anodi. Pojava iona u elektrolitima objašnjava se električnom disocijacijom - raspadom molekula topive tvari na pozitivne i negativne ione kao rezultat interakcije s otapalom (Na + Cl-; H + Cl-; K + I-…) . Stupanj disocijacije α je broj molekula n0, disociranih na ione, prema ukupnom broju molekula n0. Tijekom toplinskog gibanja iona događa se i obrnuti proces ponovnog spajanja iona, koji se naziva rekombinacija.

Slajd 43

Zakoni M. Faradaya (1834). 1. Masa tvari koja se oslobađa na elektrodi izravno je proporcionalna električnom naboju q koji prolazi kroz elektrolit, ili gdje je k elektrokemijski ekvivalent tvari; jednaka je masi tvari koja se oslobađa kada jedinica električne energije prođe kroz elektrolit. Gdje je I istosmjerna struja koja prolazi kroz elektrolit.

Slajd 46

HVALA NA PAŽNJI

Pogledajte sve slajdove

ŠTO JE ELEKTRIČNA STRUJA U METALIMA?

Električna struja u metalima - to je uređeno kretanje elektrona pod utjecajem električnog polja. Eksperimenti pokazuju da kada struja teče kroz metalni vodič, nema prijenosa tvari, pa metalni ioni ne sudjeluju u prijenosu električnog naboja.

PRIRODA ELEKTRIČNE STRUJE U METALIMA

Električna struja u metalnim vodičima ne uzrokuje nikakve promjene u tim vodičima, osim njihovog zagrijavanja.

Koncentracija elektrona vodljivosti u metalu je vrlo visoka: po redu veličine jednaka je broju atoma po jedinici volumena metala. Elektroni u metalima su u neprekidnom kretanju. Njihovo nepravilno kretanje nalikuje kretanju idealnih molekula plina. To je dalo razloga vjerovati da elektroni u metalima tvore neku vrstu elektronskog plina. Ali brzina slučajnog kretanja elektrona u metalu mnogo je veća od brzine molekula u plinu.

ISKUSTVO ERIKKE

Njemački fizičar Karl Ricke proveo je pokus u kojem je električna struja prolazila godinu dana kroz tri pritisnuta jedan o drugi, uglačana cilindra - bakreni, aluminijski i opet bakreni. Nakon završetka utvrđeno je da postoje samo manji tragovi međusobnog prodiranja metala, koji ne prelaze rezultate uobičajene difuzije atoma u krutim tvarima. Mjerenja provedena s visokim stupnjem točnosti pokazala su da je masa svakog od cilindara ostala nepromijenjena. Budući da se mase atoma bakra i aluminija značajno razlikuju jedna od druge, masa cilindara bi se morala zamjetno promijeniti da su nosioci naboja ioni. Stoga slobodni nosioci naboja u metalima nisu ioni. Ogroman naboj koji je prošao kroz cilindre bio je transportiran, očito, takvim česticama, koje su iste u bakru i aluminiju. Prirodno je pretpostaviti da su slobodni elektroni ti koji provode struju u metalima.

Karl Victor Edward Ricke

ISKUSTVO L.I. MANDELSHTAM I N. D. PAPALEXI

Ruski znanstvenici L.I. Mandelstam i N.D. Papaleksi 1913. godine postavili su originalni eksperiment. Zavojnica sa žicom počela se uvijati u različitim smjerovima. Okrenut će ga u smjeru kazaljke na satu, pa naglo stati i - natrag. Oni su razmišljali otprilike ovako: ako elektroni stvarno imaju masu, onda kada se zavojnica iznenada zaustavi, elektroni se moraju kretati po inerciji neko vrijeme. I tako se dogodilo. Spojili smo telefon na krajeve žice i čuli zvuk, što je značilo da kroz njega teče struja.

Mandelstam Leonid Isaakovič

Nikolaj Dmitrijevič Papaleksi (1880-1947)

ISKUSTVO T. STUARTA I R. THOLMENA

Iskustvo Mandelstama i Papaleksija 1916. ponovili su američki znanstvenici Tolman i Stewart.

Zavojnica s velikim brojem zavoja tanke žice dovedena je u brzu rotaciju oko svoje osi. Krajevi svitka spojeni su savitljivim žicama na osjetljivi balistički galvanometar. Neupletena zavojnica je naglo usporila, u krugu se pojavila kratkotrajna struja zbog inercije nosača naboja. Ukupni naboj koji teče kroz strujni krug mjeren je odbijanjem igle galvanometra.

Butler Stuart Thomas

Richard Chase Tolman

KLASIČNA ELEKTRONSKA TEORIJA

Pretpostavka da su elektroni odgovorni za električnu struju u metalima postojala je i prije eksperimenta Stuarta i Tolmana. Njemački znanstvenik P. Drude je 1900. godine na temelju hipoteze o postojanju slobodnih elektrona u metalima stvorio vlastitu elektronsku teoriju vodljivosti metala, nazvanu po. klasična elektronska teorija ... Prema ovoj teoriji, elektroni u metalima ponašaju se kao elektronski plin, slično kao idealni plin. Ona ispunjava prostor između iona koji tvore kristalnu rešetku metala

Na slici je prikazana putanja jednog od slobodnih elektrona u kristalnoj rešetki metala

OSNOVNE ODREDBE TEORIJE:

Prisutnost velikog broja elektrona u metalima doprinosi njihovoj dobroj vodljivosti.
Pod djelovanjem vanjskog električnog polja, uređeno gibanje se superponira na slučajno gibanje elektrona, t.j. postoji struja.
Jačina električne struje koja prolazi kroz metalni vodič jednaka je:
Budući da je unutarnja struktura različitih tvari različita, otpor će također biti različit.
S povećanjem kaotičnog kretanja čestica tvari tijelo se zagrijava, t.j. stvaranje topline. Ovdje se poštuje Joule-Lenzov zakon:

l = e * n * S * Ū d

SUPERVODLJIVOST METALA I LEGURA

Neki metali i legure imaju supravodljivost, svojstvo da imaju striktno nulti električni otpor kada dosegnu temperaturu ispod određene vrijednosti (kritična temperatura).

Fenomen supravodljivosti otkrio je nizozemski fizičar H. Kamerling - Oneness 1911. godine u živi (T cr = 4,2 o K).

PRIMJENA ELEKTRIČNE STRUJE:

dobivanje jakih magnetskih polja
prijenos električne energije od izvora do potrošača
snažni elektromagneti sa supravodljivim namotima u generatorima, elektromotorima i akceleratorima, u uređajima za grijanje

Trenutno postoji veliki problem u elektroenergetici povezan s velikim gubicima u prijenosu električne energije kroz žice.

Moguće rješenje problema:

Izgradnja dodatnih dalekovoda - zamjena žica velikih presjeka - povećanje napona - cijepanje faza

Da biste koristili pregled prezentacija, stvorite si Google račun (račun) i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Konstantna električna struja

Uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica naziva se električna struja.

Električna struja je uređeno kretanje nabijenih čestica. Za postojanje električne struje potrebni su sljedeći uvjeti: Prisutnost slobodnih električnih naboja u vodiču; Prisutnost vanjskog električnog polja za vodič.

Jačina struje jednaka je omjeru električnog naboja q, koji je prošao poprečnim presjekom vodiča, i vremena njegovog prolaska t. I = I -struja (A) q- električni naboj (C) t- vrijeme (s) g t

Trenutna jedinica -7

Ampere André Marie rođen je 22. siječnja 1775. u Polemieuxu pokraj Lyona u aristokratskoj obitelji. Dobio kućno obrazovanje .. Bavio se istraživanjem veze između elektriciteta i magnetizma (ovaj raspon pojava Amper je nazvao elektrodinamikom). Nakon toga je razvio teoriju magnetizma. Ampere je umro u Marseilleu 10. lipnja 1836. godine.

Ampermetar Ampermetar je uređaj za mjerenje jačine struje. Ampermetar je uključen u krug serijski s uređajem u kojem se mjeri struja.

PRIMJENA ELEKTRIČNE STRUJE

Biološko djelovanje struje

Toplinski učinak struje

Kemijsko djelovanje električne struje Prvi put je otkriven 1800. godine.

Kemijsko djelovanje struje

Magnetno djelovanje struje

Usporedite pokuse provedene na slikama. Što je zajedničko eksperimentima i po čemu se razlikuju? Izvor struje je uređaj u kojem se neki oblik energije pretvara u električnu energiju. Uređaji za odvajanje naboja, t.j. stvaranje električnog polja nazivaju se strujni izvori.

Prva električna baterija pojavila se 1799. godine. Izumio ga je talijanski fizičar Alessandro Volta (1745. - 1827.) - talijanski fizičar, kemičar i fiziolog, izumitelj izvora istosmjerne struje. Njegov prvi izvor struje, "voltni stup", izgrađen je u strogom skladu s njegovom teorijom "metalne" električne energije. Volta je naizmjence stavljao nekoliko desetaka malih krugova od cinka i srebra jedan na drugi, stavljajući između njih papir umočen u slanu vodu.

Mehanički izvor energije - Mehanička energija se pretvara u električnu energiju. Sve do kraja 18. stoljeća svi tehnički izvori energije temeljili su se na elektrifikaciji trenjem. Najučinkovitiji od ovih izvora je elektroforetski stroj (diskovi stroja se okreću u suprotnim smjerovima. Kao rezultat trenja četkica o diskove, na vodičima stroja nakupljaju se naboji suprotnog predznaka).

Izvor toplinske struje - unutarnja energija se pretvara u električnu energiju Termoelement Termoelement (termoelement) - dvije žice od različitih metala moraju se zalemiti s jednog ruba, zatim se spoj zagrijava, zatim u njima nastaje struja. Naboji se odvajaju kada se spoj zagrije. Termoparovi se koriste u toplinskim senzorima i u geotermalnim elektranama kao temperaturni senzor. Termoelement

Energija svjetlosti se pretvara u električnu energiju uz pomoć solarnih panela. Solarna baterija fotoćelija. Kada se neke tvari osvijetle svjetlošću, u njima se pojavi struja, svjetlosna energija se pretvara u električnu energiju. U ovom uređaju naboji se odvajaju djelovanjem svjetlosti. Solarne ćelije se sastoje od fotoćelija. Koriste se u solarnim baterijama, svjetlosnim senzorima, kalkulatorima, video kamerama. Fotoćelija

Elektromehanički generator. Naboji se odvajaju mehaničkim radom. Koristi se za proizvodnju industrijske električne energije. Elektromehanički generator Generator (od lat. Generator - proizvođač) - uređaj, aparat ili stroj koji proizvodi bilo koji proizvod.

Riža. Sl. 1 sl. 2 3 Koje izvore energije vidite na slikama?

Uređaj galvanske ćelije Galvanska ćelija je kemijski izvor struje u kojem nastaje električna energija kao rezultat izravne pretvorbe kemijske energije redoks reakcijom.

Baterija se može sastojati od nekoliko galvanskih ćelija.

Akumulator (od lat. Accumulator - kolektor) je uređaj za pohranjivanje energije u svrhu njezine naknadne upotrebe.

Izvor energije Način razdvajanja naboja Primjena Fotoćelija Svjetlosno djelovanje Solarne baterije Termopar Grijanje spoja Mjerenje temperature Elektromehanički generator Izvođenje mehaničkih radova Proizvodnja industrijskih el. energ. Galvanska ćelija Kemijska reakcija Svjetiljke, radio Baterija Kemijska reakcija Automobili Klasifikacija izvora napajanja

Što se zove strujni udar? (Električna struja je uređeno gibanje nabijenih čestica.) 2. Što može učiniti da se nabijene čestice gibaju na uredan način? (Električno polje.) 3. Kako možete stvoriti električno polje? (Uz pomoć elektrifikacije.) 4. Može li se iskra nastala u elektroforskom stroju nazvati električnom strujom? (Da, budući da postoji kratkotrajno uređeno kretanje nabijenih čestica?) Konsolidacija materijala. pitanja:

5. Koji su pozitivni i negativni pol izvora struje? 6. Koje izvore struje poznajete? 7. Teče li električna struja kada je nabijena metalna kugla uzemljena? 8. Kreću li se nabijene čestice u vodiču kada kroz njega teče struja? 9. Ako uzmete krumpir ili jabuku i u njih zabodete bakrene i cink ploče. Zatim spojite žarulju od 1,5 V na ove ploče. Što možeš učiniti? Osiguravanje materijala. pitanja:

Rješavamo u učionici Page 27 Zadatak 5.2

Za iskustvo će vam trebati: čvrst papirnati ručnik; folija za hranu; škare; bakreni novčići; sol; voda; dvije izolirane bakrene žice; mala žarulja (1,5 V). Što radite: Otopite malo soli u vodi; Pažljivo izrežite papirnati ubrus i foliju na kvadrate malo veće od kovanica; Namočite papirnate kvadrate u slanoj vodi; Stavite hrpu jedno na drugo: bakreni novčić, komad folije, drugi novčić i tako nekoliko puta. Na vrhu hrpe trebao bi biti papir, a na dnu novčić. Provucite zaštićeni kraj jedne žice ispod hrpe, a drugi kraj pričvrstite na žarulju. Stavite jedan kraj druge žice na vrh hrpe, a drugi pričvrstite na žarulju. Što se dogodilo? Projekt kuće. Napravite bateriju.

Korišteni resursi i literatura: Kabardin O.F. fizika 8. razred M.: Obrazovanje, 2014. Tomilin A.N. Priče o struji. 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 Domaća zadaća: § 5,6,7 stranice 27, zadatak br.5.1; Projekt kuće. Napravite bateriju (upute su dane svakom učeniku).

Električna struja Električna struja je uređeno (usmjereno) kretanje električnih naboja. Struja vodljivosti (struja u vodičima) je kretanje mikro-naboja u makro objektu. Konvekcijska struja je kretanje makroskopskih nabijenih tijela u prostoru. Struja u vakuumu je kretanje mikronaboja u vakuumu.

Električna struja U vodiču se pod djelovanjem primijenjenog električnog polja kreću slobodni električni naboji: pozitivni - duž polja, negativni - naspram polja. Nosači naboja izvode složeno gibanje: 1) kaotično s prosječnom brzinom v ~ (10 3 ÷ 10 4 m / s), 2) usmjereno prosječnom brzinom v ~ E (udjeli mm / s).

Dakle, prosječna brzina usmjerenog gibanja elektrona je mnogo manja od prosječne brzine njihova kaotičnog gibanja. Beznačajna prosječna brzina usmjerenog gibanja objašnjava se njihovim čestim sudarima s ionima kristalne rešetke. Istodobno, svaka promjena električnog polja prenosi se duž žica brzinom jednakom brzini širenja elektromagnetskog vala - (3 · 10 8 m / s). Stoga se kretanje elektrona pod djelovanjem vanjskog polja događa duž cijele duljine žice gotovo istodobno s dovodom signala.

Kada se naboji pomiču, narušava se njihova ravnotežna raspodjela. Posljedično, površina vodiča više nije ekvipotencijalna i vektor električnog polja E nije usmjeren okomito na površinu, budući da je za kretanje naboja potrebno da na površini E τ 0. Iz tog razloga električni unutar vodiča postoji polje koje je jednako nuli samo u slučaju ravnotežne raspodjele naboja na površini vodiča.

Uvjeti za pojavu i postojanje struje vodljivosti: 1. Prisutnost slobodnih nositelja naboja u mediju, t.j. nabijene čestice sposobne za kretanje. U metalu su to elektroni vodljivosti; u elektrolitima - pozitivni i negativni ioni; u plinovima - pozitivni, negativni ioni i elektroni.

Uvjeti za pojavu i postojanje struje vodljivosti: 2. Prisutnost električnog polja u mediju čija bi se energija trošila na kretanje električnih naboja. Da bi struja bila dugotrajna, energija električnog polja mora se cijelo vrijeme nadopunjavati, t.j. potreban je izvor električne energije – uređaj u kojem se dio energije pretvara u energiju električnog polja.

- jačina struje je brojčano jednaka naboju koji prolazi poprečnim presjekom vodiča u jedinici vremena. U SI:. Kretanje nositelja naboja istog predznaka jednako je kretanju nositelja suprotnog predznaka u suprotnom smjeru. Ako struju generiraju dvije vrste nosača:

Vanjske sile. Elektromotorna sila. Napon Ako u strujnom krugu na nosioce struje djeluje samo sila elektrostatičkog polja, tada se nosioci pomiču, što dovodi do izjednačavanja potencijala u svim točkama strujnog kruga i do nestanka električnog polja. Dakle, za postojanje istosmjerne struje u strujnom krugu mora biti prisutan uređaj koji zbog rada sila neelektričnog porijekla stvara i održava razliku potencijala φ. Takvi se uređaji nazivaju izvori struje (generatori - pretvara se mehanička energija; baterije - energija kemijske reakcije između elektroda i elektrolita).

Vanjske sile. Elektromotorna sila. Sile treće strane neelektričnog porijekla koje djeluju na naboje sa strane izvora struje. Zbog polja vanjskih sila, električni naboji se kreću unutar izvora struje protiv sila elektrostatičkog polja. Posljedično, razlika potencijala se održava na krajevima vanjskog kruga i u krugu teče istosmjerna struja.

Vanjske sile. Elektromotorna sila. Vanjske sile obavljaju rad pomicanja električnih naboja. Elektromotorna sila (emf - E) je fizička veličina određena radom vanjskih sila kada se pomiče jedan pozitivan naboj

Ohmov zakon za homogeni presjek strujnog kruga Dio strujnog kruga koji ne sadrži izvor emf naziva se homogenim presjekom. Ohmov zakon u integralnom obliku: struja je izravno proporcionalna padu napona u homogenom dijelu kruga i obrnuto je proporcionalna otporu ovog dijela.

Ohmov zakon nije univerzalni odnos između struje i napona. a) Struja u plinovima i poluvodičima poštuje Ohmov zakon samo pri malom U. b) Struja u vakuumu ne podliježe Ohmovu zakonu. Boguslavsky-Langmuirov zakon (zakon 3/2): I ~ U 3/2. c) u lučnom pražnjenju - kada se struja poveća, napon opada. Nepokornost Ohmovom zakonu posljedica je ovisnosti otpora o struji.

Ohmov zakon U SI, otpor R se mjeri u omima. Vrijednost R ovisi o obliku i veličini vodiča, kao i o svojstvima materijala od kojeg je izrađen. Za cilindrični vodič: gdje je ρ električni otpor [Ohm · m], za metale njegova vrijednost je reda veličine 10 –8 Ohm · m.

Otpor vodiča ovisi o njegovoj temperaturi: α je temperaturni koeficijent otpora za čiste metale (pri ne baš niskim temperaturama α 1/273 K -1, ρ 0, R 0 su, redom, specifični otpor i otpor vodiča pri t = 0 o C. Ovakva ovisnost ρ (t) objašnjava se činjenicom da s porastom temperature raste intenzitet kaotičnog gibanja pozitivnih iona kristalne rešetke, usmjerava se usmjereno gibanje elektrona.

Ohmov zakon za nehomogeni dio lanca Nehomogen - dio lanca koji sadrži izvor emf Zatvoreni krug sadrži izvor emf, koji u smjeru 1–2 potiče kretanje pozitivnih naboja. E je jakost polja Coulombovih sila, E artikal je jakost polja vanjskih sila.

Ohmov zakon za nehomogeni dio strujnog kruga Rad koji obavljaju Coulomb i vanjske sile da pomaknu jedan pozitivan naboj q 0+ je pad napona (napona). Budući da su točke 1, 2 odabrane proizvoljno, dobiveni odnosi vrijede za bilo koje dvije točke električnog kruga:

Rad i snaga električne struje Joule-Lenzov zakon Kada se slobodni elektroni sudaraju s ionima kristalne rešetke, oni na ione prenose višak kinetičke energije koju stječu tijekom svog ubrzanog gibanja u električnom polju. Kao rezultat ovih sudara, povećava se amplituda ionskih oscilacija u blizini čvorova kristalne rešetke (toplinsko gibanje iona postaje intenzivnije). Posljedično, vodič se zagrijava: temperatura je mjera intenziteta kaotičnog kretanja atoma i molekula. Oslobođena toplina Q jednaka je radu struje A.

Kirchhoffovi zakoni Koristi se za izračunavanje razgranatih istosmjernih krugova. Nerazgranati električni krug je krug u kojem su svi elementi kruga spojeni u seriju. Element električnog kruga - bilo koji uređaj uključen u električni krug. Električni čvor je točka na razgranatom krugu u kojoj se konvergiraju više od dva vodiča. Grana razgranatog električnog kruga je dio kruga između dva čvora.

Drugi Kirchhoffov zakon (generalizirani Ohmov zakon): u bilo kojoj zatvorenoj petlji, proizvoljno odabranoj u razgranatom električnom krugu, algebarski zbroj proizvoda jakosti struje I i i otpora odgovarajućih dijelova R i ove petlje jednak je algebarski zbroj emf. u konturi.

Kirchhoffov drugi zakon Struja se smatra pozitivnom ako se njezin smjer poklapa s konvencionalno odabranim smjerom prelaska petlje. E.m.s. smatra se pozitivnim ako smjer premosnice dolazi od - do + izvora struje, t.j. emf stvara struju koja odgovara smjeru zaobilaznice.

Postupak proračuna razgranatog kruga: 1. Proizvoljno odabrati i na crtežu označiti smjer struje u svim dijelovima strujnog kruga. 2. Izbrojite broj čvorova u lancu (m). Zapišite prvi Kirchhoffov zakon za svaki od (m-1) čvorova. 3. Odaberite proizvoljno zatvorene konture u krugu, proizvoljno odaberite smjer pomicanja kontura. 4. Zapišite drugi Kirchhoffov zakon za konture. Ako se lanac sastoji od p-grana i m-čvorova, tada je broj nezavisnih jednadžbi 2. Kirchhoffovog zakona (p-m + 1).