Konštantný elektrický prúd Pojem elektrického prúdu. Prezentácia o fyzike "Elektrický prúd v rôznych prostrediach" Svetelná prezentácia na tému elektrický prúd

Snímka 1

Plán prednášok 1. Pojem vodivého prúdu. Vektor prúdu a sila prúdu. 2. Diferenciálna forma Ohmovho zákona. 3. Sériové a paralelné pripojenie vodičov. 4. Príčina vzniku elektrického poľa vo vodiči, fyzikálny význam pojmu vonkajšie sily. 5. Odvodenie Ohmovho zákona pre celý reťazec. 6. Prvé a druhé pravidlo Kirchhoffa. 7. Rozdiel kontaktného potenciálu. Termoelektrické javy. 8. Elektrický prúd v rôznych prostrediach. 9. Prúd v kvapalinách. Elektrolýza. Faradayove zákony.

Snímka 2


Elektrický prúd je usporiadaný pohyb elektrických nábojov. Nosičmi prúdu môžu byť elektróny, ióny, nabité častice. Ak sa vo vodiči vytvorí elektrické pole, začnú sa v ňom pohybovať voľné elektrické náboje - vzniká prúd nazývaný vodivý prúd. Ak sa nabité teleso pohybuje v priestore, potom sa prúd nazýva konvekcia. 1. Pojem vodivého prúdu. Vektor prúdu a sila prúdu

Snímka 3


Pre smer prúdu je obvyklé vziať smer pohybu kladných nábojov. Pre vznik a existenciu prúdu je potrebné: ​​1. prítomnosť voľných nabitých častíc; 2. prítomnosť elektrického poľa vo vodiči. Hlavnou charakteristikou prúdu je sila prúdu, ktorá sa rovná množstvu náboja, ktorý prejde prierezom vodiča za 1 sekundu. Kde q je výška poplatku; t je čas prechodu náboja; Prúd je skalárna hodnota.

Snímka 4


Elektrický prúd po povrchu vodiča môže byť nerovnomerne rozložený, preto sa v niektorých prípadoch používa koncept prúdovej hustoty j. Priemerná hustota prúdu sa rovná pomeru sily prúdu k ploche prierezu vodiča. kde j je zmena prúdu; S - zmena plochy.

Snímka 5


Súčasná hustota

Snímka 6


V roku 1826 nemecký fyzik Ohm experimentálne zistil, že sila prúdu J vo vodiči je priamo úmerná napätiu U medzi jeho koncami kde k je koeficient úmernosti, nazývaný elektrická vodivosť alebo vodivosť; [k] = [cm] (siemens). Veličina sa nazýva elektrický odpor vodiča. Ohmov zákon pre úsek elektrického obvodu, ktorý neobsahuje zdroj prúdu 2. Diferenciálna forma Ohmovho zákona

Snímka 7


Vyjadríme z tohto vzorca R Elektrický odpor závisí od tvaru, veľkosti a hmoty vodiča. Odpor vodiča je priamo úmerný jeho dĺžke l a nepriamo úmerný ploche prierezu S Kde - charakterizuje materiál, z ktorého je vodič vyrobený a nazýva sa rezistivita vodiča.

Snímka 8


Vyjadrime : Odpor vodiča je závislý od teploty. So zvyšovaním teploty sa zvyšuje odpor Kde R0 je odpor vodiča pri 0С; t - teplota;  - teplotný koeficient odporu (pre kov  0,04 deg-1). Vzorec platí aj pre špecifický odpor, kde 0 je špecifický odpor vodiča pri 0С.

Snímka 9


Pri nízkych teplotách (

Snímka 10


Preusporiadame členy výrazu Kde I / S = j– prúdová hustota; 1 /  =  je merná vodivosť vodivej látky; U / l = E je intenzita elektrického poľa vo vodiči. Ohmov zákon v diferenciálnej forme.

Snímka 11


Ohmov zákon pre homogénny úsek reťazca. Diferenciálna forma Ohmovho zákona.

Snímka 12

3. Sériové a paralelné zapojenie vodičov

Sériové zapojenie vodičov I = const (podľa zákona o zachovaní náboja); U = U1 + U2 Rtot = R1 + R2 + R3 Rtot = Ri R = N * R1 (Pre N rovnakých vodičov) R1 R2 R3

Snímka 13


Paralelné zapojenie vodičov U = const I = I1 + I2 + I3 U1 = U2 = U R1 R2 R3 Pre N rovnakých vodičov

Snímka 14


4. Dôvod výskytu elektrického prúdu vo vodiči. Fyzikálny význam pojmu vonkajšie sily Na udržanie konštantného prúdu v obvode je potrebné oddeliť kladné a záporné náboje v zdroji prúdu, na to musia pôsobiť sily neelektrického pôvodu, nazývané vonkajšie sily. poplatky. Vplyvom poľa vytvoreného vonkajšími silami sa elektrické náboje pohybujú vo vnútri zdroja prúdu proti silám elektrostatického poľa.

Snímka 15


Vďaka tomu sa na koncoch vonkajšieho obvodu udržiava potenciálny rozdiel a obvodom preteká konštantný elektrický prúd. Vonkajšie sily spôsobujú oddelenie odlišných nábojov a udržiavajú potenciálny rozdiel na koncoch vodiča. Dodatočné elektrické pole vonkajších síl vo vodiči vytvárajú zdroje prúdu (galvanické články, batérie, elektrické generátory).

Snímka 16


EMP zdroja prúdu Fyzikálna veličina rovnajúca sa práci vonkajších síl na presun jediného kladného náboja medzi pólmi zdroja sa nazýva elektromotorická sila zdroja prúdu (EMF).

Snímka 17


Ohmov zákon pre nehomogénny úsek reťazca

Snímka 18

5. Odvodenie Ohmovho zákona pre uzavretý elektrický obvod

Uzavretý elektrický obvod nech pozostáva zo zdroja prúdu s  s vnútorným odporom r a vonkajšej časti s odporom R. R je vonkajší odpor; r - vnútorný odpor. kde je napätie na vonkajšom odpore; А - práca na pohybe náboja q vo vnútri zdroja prúdu, to znamená práca na vnútornom odpore.

Snímka 19


Potom prepíšeme výraz pre : Keďže podľa Ohmovho zákona pre uzavretý elektrický obvod ( = IR), IR a Ir sú úbytok napätia vo vonkajšej a vnútornej časti obvodu,

Snímka 20


To je Ohmov zákon pre uzavretý elektrický obvod V uzavretom elektrickom obvode sa elektromotorická sila zdroja prúdu rovná súčtu úbytkov napätia vo všetkých častiach obvodu.

Snímka 21


6. Prvé a druhé pravidlo Kirchhoffa Prvé pravidlo Kirchhoffa je podmienkou pre stálosť prúdu v obvode. Algebraický súčet prúdov v bode vetvenia je nula, kde n je počet vodičov; Ii - prúdy vo vodičoch. Prúdy smerujúce do uzla sa považujú za pozitívne, pričom uzol opúšťajú - negatívne. Pre uzol A bude napísané prvé Kirchhoffovo pravidlo:

Snímka 22


Prvé Kirchhoffovo pravidlo Uzol elektrického obvodu je bod, v ktorom sa zbiehajú aspoň tri vodiče. Súčet prúdov zbiehajúcich sa v uzle sa rovná nule - prvé pravidlo Kirchhoffa. Prvé Kirchhoffovo pravidlo je dôsledkom zákona zachovania náboja - elektrický náboj sa nemôže akumulovať v uzle.

Snímka 23


Druhé Kirchhoffovo pravidlo Druhé Kirchhoffovo pravidlo je dôsledkom zákona zachovania energie. V akejkoľvek uzavretej slučke rozvetveného elektrického obvodu sa algebraický súčet Ii na odporoch Ri zodpovedajúcich sekcií tejto slučky rovná súčtu EMF aplikovaných v nej i

Snímka 24


Druhé Kirchhoffovo pravidlo

Snímka 25


Ak chcete zostaviť rovnicu, musíte vybrať smer chôdze (v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek). Všetky prúdy, ktoré sa zhodujú v smere s obtokom slučky, sa považujú za kladné. EMF zdrojov prúdu sa považuje za pozitívny, ak vytvárajú prúd smerujúci k obtoku obvodu. Takže napríklad Kirchhoffovo pravidlo pre 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 sú vypočítané na základe týchto rovníc.

Snímka 26


7. Rozdiel kontaktného potenciálu. Termoelektrické javy Elektróny s najvyššou kinetickou energiou môžu vyletieť z kovu do okolitého priestoru. V dôsledku emisie elektrónov sa vytvára „elektrónový oblak“. Medzi elektrónovým plynom v kove a „elektrónovým oblakom“ existuje dynamická rovnováha. Pracovná funkcia elektrónu je práca, ktorú je potrebné vykonať na odstránenie elektrónu z kovu do priestoru bez vzduchu. Povrch kovu je elektrická dvojvrstva, podobná veľmi tenkému kondenzátoru.

Snímka 27


Potenciálny rozdiel medzi doskami kondenzátora závisí od pracovnej funkcie elektrónu. Kde je elektrónový náboj;  - rozdiel kontaktného potenciálu medzi kovom a prostredím; A - pracovná funkcia (elektrón-volt - E-B). Pracovná funkcia závisí od chemickej povahy kovu a stavu jeho povrchu (znečistenie, vlhkosť).

Snímka 28


Voltove zákony: 1. Pri spojení dvoch vodičov z rôznych kovov vzniká medzi nimi rozdiel kontaktných potenciálov, ktorý závisí len od chemického zloženia a teploty. 2. Potenciálny rozdiel medzi koncami obvodu pozostávajúceho zo sériovo zapojených kovových vodičov pri rovnakej teplote nezávisí od chemického zloženia medziľahlých vodičov. Rovná sa rozdielu kontaktného potenciálu, ktorý vzniká priamym spojením krajných vodičov.

Snímka 29


Uvažujme uzavretý obvod pozostávajúci z dvoch kovových vodičov 1 a 2. EMF aplikovaný na tento obvod sa rovná algebraickému súčtu všetkých potenciálnych skokov. Ak sú teploty vrstiev rovnaké, potom  = 0. Ak sú napríklad teploty vrstiev rôzne, potom kde  je konštanta charakterizujúca vlastnosti kontaktu medzi dvoma kovmi. V tomto prípade sa v uzavretom okruhu objavuje termoelektromotorická sila, ktorá je priamo úmerná teplotnému rozdielu oboch vrstiev.

Snímka 30


Termoelektrické javy v kovoch sa široko používajú na meranie teploty. Na to sa používajú termočlánky alebo termočlánky, čo sú dva drôty vyrobené z rôznych kovov a zliatin. Konce týchto drôtov sú spájkované. Jedna križovatka je umiestnená v prostredí, ktorého teplota T1 sa musí merať, a druhá - v prostredí s konštantnou známou teplotou. Termočlánky majú oproti bežným teplomerom množstvo výhod: dokážu merať teploty v širokom rozsahu od desiatok až po tisíce stupňov absolútnej stupnice.

Snímka 31


Plyny sú za normálnych podmienok dielektriká R => ∞, pozostávajú z elektricky neutrálnych atómov a molekúl. Pri ionizácii plynov vznikajú nosiče elektrického prúdu (kladné náboje). Elektrický prúd v plynoch sa nazýva výboj plynu. Na uskutočnenie výboja plynu musí byť v trubici s ionizovaným plynom prítomné elektrické alebo magnetické pole.

Snímka 32


Ionizácia plynu je rozpad neutrálneho atómu na kladný ión a elektrón pôsobením ionizátora (vonkajšie vplyvy - silné zahrievanie, ultrafialové a röntgenové žiarenie, rádioaktívne žiarenie, kedy sú atómy (molekuly) plynov bombardované rýchlymi elektrónmi. alebo ióny). Iónový elektrónový atóm neutrálny

Snímka 33


Mierou ionizačného procesu je intenzita ionizácie, meraná počtom párov opačne nabitých častíc, ktoré vznikajú v jednotkovom objeme plynu za jednotku času. Nárazová ionizácia je oddelenie jedného alebo viacerých elektrónov od atómu (molekuly), spôsobené zrážkou elektrónov alebo iónov s atómami alebo molekulami plynu, urýchlené elektrickým poľom vo výboji.

Snímka 34


Rekombinácia je spojenie elektrónu s iónom na neutrálny atóm. Ak ionizátor prestane fungovať, plyn sa opäť stane dialektickým. elektrónový ión

Snímka 35


1. Nesamostatný plynový výboj je výboj, ktorý existuje len pri pôsobení vonkajších ionizátorov. Prúdovo-napäťová charakteristika plynového výboja: pri zvyšovaní U sa zvyšuje počet nabitých častíc, ktoré sa dostanú k elektróde a prúd sa zvýši na I = Ik, pri ktorom všetky nabité častice dosiahnu elektródy. V tomto prípade U = Uk saturačný prúd Kde e - elementárny náboj; N0 je maximálny počet párov jednomocných iónov vytvorených v objeme plynu za 1 s.

Snímka 36


2. Samostatný výboj plynu - výboj v plyne, ktorý zostane po ukončení činnosti externého ionizátora. Podporované a vyvinuté nárazovou ionizáciou. Nesamosprávny výboj plynu sa zmení na nezávislý pri Uz - zapaľovacom napätí. Proces takéhoto prechodu sa nazýva elektrický rozpad plynu. Rozlíšiť:

Snímka 37


Korónový výboj - vzniká pri vysokom tlaku a na prudko nehomogénnom poli s veľkým zakrivením povrchu, používa sa na dezinfekciu poľnohospodárskych osív. Žiarivý výboj - vzniká pri nízkych tlakoch, používa sa v plynových trubiciach, plynových laseroch. Iskrový výboj - pri P = Ratm a pri vysokých elektrických poliach - blesk (prúdy až niekoľko tisíc ampérov, dĺžka - niekoľko kilometrov). Oblúkový výboj - vzniká medzi tesne umiestnenými elektródami, (T = 3000°C - pri atmosférickom tlaku. Používa sa ako zdroj svetla vo výkonných projektoroch, v projekčných zariadeniach.

Snímka 38


Plazma je špeciálny agregovaný stav hmoty, ktorý sa vyznačuje vysokým stupňom ionizácie jej častíc. Plazma sa delí na: - slabo ionizovanú ( - zlomky percent - horná atmosféra, ionosféra); - čiastočne ionizovaný (niekoľko%); - plne ionizované (slnko, horúce hviezdy, niektoré medzihviezdne oblaky). Umelo vytvorená plazma sa používa v plynových výbojkách, plazmových zdrojoch elektrickej energie, magnetodynamických generátoroch.

Snímka 39


Emisné javy: 1. Fotoelektrónová emisia - extrakcia elektrónov z povrchu kovov vo vákuu za pôsobenia svetla. 2. Termionická emisia - emisia elektrónov tuhými alebo kvapalnými telesami pri ich zahrievaní. 3. Sekundárna emisia elektrónov - protiprúd elektrónov z povrchu bombardovaného elektrónmi vo vákuu. Zariadenia založené na fenoméne termionickej emisie sa nazývajú vákuové trubice.

Snímka 40


V pevných látkach elektrón interaguje nielen so svojím atómom, ale aj s inými atómami kryštálovej mriežky; energetické hladiny atómov sa rozdeľujú vytvorením energetického pásu. Energia týchto elektrónov môže byť v tieňovaných oblastiach nazývaných povolené energetické pásy. Diskrétne úrovne sú oddelené oblasťami zakázaných energetických hodnôt - zakázanými zónami (ich šírka je úmerná šírke zakázaných zón). Rozdiely v elektrických vlastnostiach rôznych typov pevných látok sa vysvetľujú: 1) šírkou zakázaných energetických zón; 2) rôzne vyplnenie povolených energetických pásov elektrónmi

Snímka 41


Mnohé kvapaliny vedú elektrinu veľmi zle (destilovaná voda, glycerín, petrolej atď.). Vodné roztoky solí, kyselín a zásad dobre vedú elektrický prúd. Elektrolýza - prechod prúdu kvapalinou, čo spôsobuje uvoľňovanie látok na elektródach, ktoré tvoria elektrolyt. Elektrolyty sú látky s iónovou vodivosťou. Iónová vodivosť je usporiadaný pohyb iónov pod vplyvom elektrického poľa. Ióny sú atómy alebo molekuly, ktoré stratili alebo pridali jeden alebo viac elektrónov k sebe. Kladné ióny sú katióny, záporné ióny sú anióny.

Snímka 42


Elektrické pole sa vytvára v kvapaline pomocou elektród („+“ - anóda, „-“ - katóda). Kladné ióny (katióny) sa pohybujú smerom ku katóde, záporné ióny smerom k anóde. Výskyt iónov v elektrolytoch sa vysvetľuje elektrickou disociáciou - rozpadom molekúl rozpustnej látky na kladné a záporné ióny v dôsledku interakcie s rozpúšťadlom (Na + Cl-; H + Cl-; K + I-…) . Stupeň disociácie α je počet molekúl n0, disociovaných na ióny, k celkovému počtu molekúl n0.Pri tepelnom pohybe iónov dochádza aj k opačnému procesu opätovného zjednocovania iónov, ktorý sa nazýva rekombinácia.

Snímka 43


Zákony M. Faradaya (1834). 1. Hmotnosť látky uvoľnenej na elektróde je priamo úmerná elektrickému náboju q, ktorý prešiel elektrolytom, alebo kde k je elektrochemický ekvivalent látky; sa rovná hmotnosti látky uvoľnenej pri prechode jednotky elektriny cez elektrolyt. Kde I je jednosmerný prúd prechádzajúci elektrolytom.

Snímka 46


ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ

Zobraziť všetky snímky

ČO JE ELEKTRICKÝ PRÚD V KOVOCH?

Elektrický prúd v kovoch - je to usporiadaný pohyb elektrónov pod vplyvom elektrického poľa. Experimenty ukazujú, že keď prúd preteká kovovým vodičom, neprenáša sa žiadna hmota, preto sa kovové ióny nezúčastňujú na prenose elektrického náboja.

POVAHA ELEKTRICKÉHO PRÚDU V KOVOCH

Elektrický prúd v kovových vodičoch nespôsobuje žiadne zmeny v týchto vodičoch, okrem ich zahrievania.

Koncentrácia vodivých elektrónov v kove je veľmi vysoká: rádovo sa rovná počtu atómov na jednotku objemu kovu. Elektróny v kovoch sú v nepretržitom pohybe. Ich nepravidelný pohyb pripomína pohyb molekúl ideálneho plynu. To dalo dôvod domnievať sa, že elektróny v kovoch tvoria druh elektrónového plynu. Ale rýchlosť náhodného pohybu elektrónov v kove je oveľa vyššia ako rýchlosť molekúl v plyne.

SKÚSENOSTI ERIKKEHO

Nemecký fyzik Karl Ricke uskutočnil experiment, pri ktorom elektrický prúd prechádzal rok cez tri na seba pritlačené, leštené valce – medený, hliníkový a opäť medený. Po skončení sa zistilo, že po vzájomnom prieniku kovov sú len nepatrné stopy, ktoré nepresahujú výsledky bežnej difúzie atómov v pevných látkach. Merania vykonané s vysokým stupňom presnosti ukázali, že hmotnosť každého z valcov zostala nezmenená. Keďže hmotnosti atómov medi a hliníka sa navzájom výrazne líšia, hmotnosť valcov by sa musela výrazne zmeniť, ak by nosičmi náboja boli ióny. Preto voľné nosiče náboja v kovoch nie sú ióny. Obrovský náboj, ktorý prešiel cez valce, bol zrejme transportovaný takými časticami, ktoré sú rovnaké v medi a hliníku. Je prirodzené predpokladať, že sú to voľné elektróny, ktoré prenášajú prúd v kovoch.

Karl Victor Edward Ricke

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

Ruskí vedci L.I. Mandelstam a N.D. Papaleksi v roku 1913 vytvorili originálny experiment. Cievka s drôtom sa začala krútiť rôznymi smermi. Otočia ho v smere hodinových ručičiek, potom sa náhle zastavia a - späť. Uvažovali asi takto: ak majú elektróny skutočne hmotnosť, potom keď sa cievka náhle zastaví, elektróny sa musia nejaký čas pohybovať zotrvačnosťou. A tak sa aj stalo. Na konce drôtu sme pripojili telefón a počuli sme zvuk, ktorý znamenal, že ním preteká prúd.

Mandelstam Leonid Isaakovič

Nikolaj Dmitrijevič Papaleksi (1880-1947)

SKÚSENOSTI T. STUARTA A R. THOLMENA

Skúsenosť Mandelstama a Papaleksiho v roku 1916 zopakovali americkí vedci Tolman a Stewart.

• Cievka s veľkým počtom závitov tenkého drôtu sa rýchlo otáčala okolo svojej osi. Konce cievky boli spojené ohybnými drôtmi s citlivým balistickým galvanometrom. Neskrútená cievka bola prudko spomalená, v obvode sa objavil krátkodobý prúd zotrvačnosťou nosičov náboja. Celkový náboj pretekajúci obvodom bol meraný vyradením ihly galvanometra.

Butler Stuart Thomas

Richard Chase Tolman

KLASICKÁ ELEKTRONICKÁ TEÓRIA

Predpoklad, že elektróny sú zodpovedné za elektrický prúd v kovoch, existoval už pred experimentom Stuarta a Tolmana. V roku 1900 nemecký vedec P. Drude na základe hypotézy o existencii voľných elektrónov v kovoch vytvoril vlastnú elektrónovú teóriu vodivosti kovov, pomenovanú podľa klasickej elektronickej teórie ... Podľa tejto teórie sa elektróny v kovoch správajú ako elektrónový plyn, podobne ako ideálny plyn. Vypĺňa priestor medzi iónmi, ktoré tvoria kryštálovú mriežku kovu

Na obrázku je znázornená dráha jedného z voľných elektrónov v kryštálovej mriežke kovu

ZÁKLADNÉ USTANOVENIA TEÓRIE:

• Prítomnosť veľkého počtu elektrónov v kovoch prispieva k ich dobrej vodivosti.
• Pôsobením vonkajšieho elektrického poľa sa na náhodný pohyb elektrónov superponuje usporiadaný pohyb, t.j. je tam prúd.
• Sila elektrického prúdu prechádzajúceho kovovým vodičom sa rovná:
• Keďže vnútorná štruktúra rôznych látok je odlišná, potom sa bude líšiť aj odpor.
• S nárastom chaotického pohybu častíc hmoty sa telo zahrieva, t.j. generovanie tepla. Tu je dodržaný Joule-Lenzov zákon:

l = e * n * S * Ū d

Supravodivosť kovov a zliatin

• Niektoré kovy a zliatiny majú supravodivosť, vlastnosť mať striktne nulový elektrický odpor, keď dosiahnu teplotu pod určitú hodnotu (kritická teplota).

Fenomén supravodivosti objavil holandský fyzik H. Kamerling - Oness v roku 1911 v ortuti (T cr = 4,2 o K).

APLIKÁCIA NA ELEKTRICKÝ PRÚD:

• získanie silných magnetických polí
• prenos elektriny od zdroja k spotrebiteľovi
• výkonné elektromagnety so supravodivým vinutím v generátoroch, elektromotoroch a urýchľovačoch, vo vykurovacích zariadeniach

V súčasnosti je v energetike veľký problém spojený s veľkými stratami pri prenose elektriny po drôtoch.

Možné riešenie problému:

Výstavba ďalších prenosových vedení - výmena vodičov s veľkými prierezmi - zvýšenie napätia - rozdelenie fáz

Ak chcete použiť ukážku prezentácií, vytvorte si účet Google (účet) a prihláste sa doň: https://accounts.google.com

Popisy snímok:

Konštantný elektrický prúd

Usporiadaný (riadený) pohyb nabitých častíc sa nazýva elektrický prúd.

Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc. Pre existenciu elektrického prúdu sú potrebné tieto podmienky: ​​Prítomnosť voľných elektrických nábojov vo vodiči; Prítomnosť vonkajšieho elektrického poľa pre vodič.

Sila prúdu sa rovná pomeru elektrického náboja q, prechádzajúceho prierezom vodiča, k časom jeho prechodu t. I = I -prúd (A) q- elektrický náboj (C) t- čas (s) g t

Aktuálna jednotka -7

Ampere André Marie sa narodil 22. januára 1775 v Polemieux pri Lyone v aristokratickej rodine. Získal domáce vzdelanie.. Zaoberal sa výskumom súvislostí medzi elektrinou a magnetizmom (tento rad javov Ampere nazývaný elektrodynamika). Následne rozvinul teóriu magnetizmu. Ampere zomrel v Marseille 10. júna 1836.

Ampérmeter Ampérmeter je zariadenie na meranie sily prúdu. Ampérmeter je zapojený do obvodu v sérii so zariadením, v ktorom sa meria prúd.

APLIKÁCIA ELEKTRICKÉHO PRÚDU

Biologické pôsobenie prúdu

Tepelný účinok prúdu

Chemické pôsobenie elektrického prúdu Prvýkrát bol objavený v roku 1800.

Chemické pôsobenie prúdu

Magnetické pôsobenie prúdu

Magnetické pôsobenie prúdu

Porovnajte experimenty uskutočnené na obrázkoch. Čo majú experimenty spoločné a v čom sa líšia? Zdroj prúdu je zariadenie, v ktorom sa určitá forma energie premieňa na elektrickú energiu. Zariadenia na oddelenie náboja, t.j. vytvárajúce elektrické pole sa nazývajú zdroje prúdu.

Prvá elektrická batéria sa objavila v roku 1799. Vynašiel ho taliansky fyzik Alessandro Volta (1745 - 1827) - taliansky fyzik, chemik a fyziológ, vynálezca zdroja jednosmerného prúdu. Jeho prvý zdroj prúdu, „voltový stĺp“, bol postavený v prísnom súlade s jeho teóriou „kovovej“ elektriny. Volta striedavo ukladal na seba niekoľko desiatok malých zinkových a strieborných kruhov a medzi ne ukladal papier namočený v slanej vode.

Mechanický zdroj energie - Mechanická energia sa premieňa na elektrickú energiu. Až do konca 18. storočia boli všetky technické zdroje energie založené na trecej elektrifikácii. Najúčinnejším z týchto zdrojov je elektroforetický stroj (kotúče stroja sa otáčajú v opačných smeroch. V dôsledku trenia kief o disky sa na vodičoch stroja hromadia náboje opačného znamienka).

Tepelný zdroj prúdu - vnútorná energia sa premieňa na elektrickú energiu Termočlánok Termočlánok (termočlánok) - z jedného okraja treba prispájkovať dva drôty z rôznych kovov, potom sa spoj zahreje, potom v nich vznikne prúd. Náboje sa oddelia, keď sa spoj zahreje. Termočlánky sa používajú v tepelných snímačoch a v geotermálnych elektrárňach ako snímač teploty. Termoprvok

Energia svetla sa premieňa na elektrickú energiu pomocou solárnych panelov. Solárna batéria Fotočlánok. Keď sú niektoré látky osvetlené svetlom, objaví sa v nich prúd, svetelná energia sa premení na elektrickú energiu. V tomto zariadení sú náboje oddelené pôsobením svetla. Solárne články sú zložené z fotočlánkov. Používajú sa v solárnych batériách, svetelných senzoroch, kalkulačkách, videokamerách. Fotobunka

Elektromechanický generátor. Náboje sú oddelené mechanickou prácou. Používa sa na výrobu priemyselnej elektriny. Elektromechanický generátor Generátor (z lat. Generator - výrobca) - zariadenie, prístroj alebo stroj, ktorý vyrába akýkoľvek produkt.

Ryža. Obr Obr 3 Aké zdroje energie vidíte na obrázkoch?

Zariadenie galvanického článku Galvanický článok je zdroj chemického prúdu, v ktorom vzniká elektrická energia ako výsledok priamej premeny chemickej energie redoxnou reakciou.

Batéria môže pozostávať z niekoľkých galvanických článkov.

Akumulátor (z lat. Accumulator - kolektor) je zariadenie na uchovávanie energie za účelom jej následného využitia.

Zdroj energie Spôsob separácie náboja Aplikácia Fotočlánok Pôsobenie svetla Solárne batérie Termočlánok Vykurovanie prechodu Meranie teploty Elektromechanický generátor Vykonávanie mechanických prác Výroba priemyselných el. energ. Galvanický článok Chemická reakcia Baterky, rádiá Batéria Chemická reakcia Automobily Klasifikácia zdroja energie

Čo sa nazýva elektrický šok? (Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc.) 2. Čo môže spôsobiť, že sa nabité častice pohybujú usporiadaným spôsobom? (Elektrické pole.) 3. Ako môžete vytvoriť elektrické pole? (Pomocou elektrifikácie.) 4. Dá sa iskra vytvorená v elektrofore nazvať elektrickým prúdom? (Áno, keďže dochádza ku krátkodobému usporiadanému pohybu nabitých častíc?) Konsolidácia materiálu. otázky:

5. Aké sú kladné a záporné póly zdroja prúdu? 6. Aké zdroje prúdu poznáte? 7. Preteká elektrický prúd, keď je nabitá kovová guľa uzemnená? 8. Pohybujú sa nabité častice vo vodiči, keď ním prechádza prúd? 9. Ak vezmete zemiak alebo jablko a zapichnete do nich medené a zinkové platne. Potom k týmto platniam pripojte 1,5 V žiarovku. Čo môžeš urobiť? Zabezpečenie materiálu. otázky:

Riešime v triede Page 27 Úloha 5.2

Pre zážitok budete potrebovať: Pevnú papierovú utierku; potravinová fólia; nožnice; medené mince; soľ; voda; dva izolované medené drôty; malá žiarovka (1,5 V). Čo robíte: Rozpustite trochu soli vo vode; Opatrne nakrájajte papierovú utierku a fóliu na štvorce o niečo väčšie ako mince; Papierové štvorce namočte do slanej vody; Položte na seba hromadu: medenú mincu, kúsok fólie, ďalšiu mincu atď. Na vrchu stohu by mal byť papier a na spodku minca. Zasuňte chránený koniec jedného drôtu pod zväzok a druhý koniec pripojte k žiarovke. Položte jeden koniec druhého drôtu na vrch stohu a druhý pripojte k žiarovke. Čo sa stalo? Domáci projekt. Vyrobte si batériu.

Použité zdroje a literatúra: Kabardin O.F. ročník fyziky 8 M.: Education, 2014. Tomilin A.N. Príbehy o elektrine. 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 Domáca úloha: § 5,6,7 strany 27, úloha č.5.1; Domáci projekt. Vytvorte batériu (pokyny dostane každý študent).

Elektrický prúd Elektrický prúd je usporiadaný (usmernený) pohyb elektrických nábojov. Vodivý prúd (prúd vo vodičoch) je pohyb mikronábojov v makroobjekte. Konvekčný prúd je pohyb makroskopických nabitých telies v priestore. Prúd vo vákuu je pohyb mikronábojov vo vákuu.

Elektrický prúd Vo vodiči sa pri pôsobení elektrického poľa pohybujú voľné elektrické náboje: kladné - pozdĺž poľa, záporné - proti poľu. Nosiče náboja vykonávajú zložitý pohyb: 1) chaotický s priemernou rýchlosťou v ~ (10 3 ÷ 10 4 m/s), 2) smerovaný s priemernou rýchlosťou v ~ E (zlomky mm/s).

Priemerná rýchlosť usmerneného pohybu elektrónov je teda oveľa menšia ako priemerná rýchlosť ich chaotického pohybu. Nevýznamná priemerná rýchlosť usmerneného pohybu sa vysvetľuje ich častými zrážkami s iónmi kryštálovej mriežky. Zároveň sa akákoľvek zmena elektrického poľa prenáša pozdĺž drôtov rýchlosťou rovnajúcou sa rýchlosti šírenia elektromagnetickej vlny - (3 · 10 8 m / s). Preto k pohybu elektrónov pri pôsobení vonkajšieho poľa dochádza po celej dĺžke drôtu takmer súčasne s napájaním signálu.

Pri pohybe nábojov dochádza k narušeniu ich rovnovážneho rozloženia. V dôsledku toho už povrch vodiča nie je ekvipotenciálny a vektor elektrického poľa E nesmeruje kolmo na povrch, pretože pre pohyb nábojov je potrebné, aby na povrchu E τ 0. Z tohto dôvodu existuje elektrické pole vo vnútri vodiča, ktoré je nulové len v prípade rovnovážneho rozloženia nábojov na povrchu vodiča.

Podmienky pre vznik a existenciu vodivého prúdu: 1. Prítomnosť voľných nosičov náboja v médiu, t.j. nabité častice schopné pohybu. V kove sú to vodivé elektróny; v elektrolytoch - pozitívne a negatívne ióny; v plynoch - kladné, záporné ióny a elektróny.

Podmienky pre vznik a existenciu vodivého prúdu: 2. Prítomnosť elektrického poľa v prostredí, ktorého energia by bola vynaložená na pohyb elektrických nábojov. Aby bol prúd dlhodobý, treba energiu elektrického poľa neustále dopĺňať, t.j. je potrebný zdroj elektrickej energie - zariadenie, v ktorom sa časť energie premieňa na energiu elektrického poľa.

- sila prúdu sa číselne rovná náboju, ktorý prejde prierezom vodiča za jednotku času. V SI:. Pohyb nosičov náboja rovnakého znamienka je ekvivalentný pohybu nosičov opačného znamienka v opačnom smere. Ak je prúd generovaný dvoma typmi nosičov:

Vonkajšie sily. Elektromotorická sila. Napätie Ak v obvode pôsobí na nosiče prúdu iba sila elektrostatického poľa, tak sa nosiče pohybujú, čo vedie k vyrovnaniu potenciálov vo všetkých bodoch obvodu a k zániku elektrického poľa. Preto pre existenciu jednosmerného prúdu musí byť v obvode prítomné zariadenie, ktoré pôsobením síl neelektrického pôvodu vytvára a udržiava potenciálny rozdiel φ. Takéto zariadenia sa nazývajú zdroje prúdu (generátory - premieňa sa mechanická energia; batérie - energia chemickej reakcie medzi elektródami a elektrolytom).

Vonkajšie sily. Elektromotorická sila. Sily tretích strán neelektrického pôvodu pôsobiace na náboje zo strany zdrojov prúdu. Vplyvom poľa vonkajších síl sa elektrické náboje pohybujú vo vnútri zdroja prúdu proti silám elektrostatického poľa. V dôsledku toho sa na koncoch vonkajšieho obvodu udržiava potenciálny rozdiel a obvodom preteká jednosmerný prúd.

Vonkajšie sily. Elektromotorická sila. Vonkajšie sily vykonávajú prácu pohybujúcich sa elektrických nábojov. Elektromotorická sila (emf - E) je fyzikálna veličina určená prácou vykonanou vonkajšími silami pri pohybe jediného kladného náboja

Ohmov zákon pre homogénny úsek obvodu Úsek obvodu, ktorý neobsahuje zdroj emf, sa nazýva homogénny úsek. Ohmov zákon v integrálnej forme: prúd je priamo úmerný poklesu napätia v homogénnej časti obvodu a je nepriamo úmerný odporu tejto časti.

Ohmov zákon nie je univerzálny vzťah medzi prúdom a napätím. a) Prúd v plynoch a polovodičoch sa riadi Ohmovým zákonom len pri malom U. b) Prúd vo vákuu nespĺňa Ohmov zákon. Boguslavského-Langmuirov zákon (zákon 3/2): I ~ U 3/2. c) pri oblúkovom výboji - pri zvýšení prúdu napätie klesá. Neuposlúchnutie Ohmovho zákona je spôsobené závislosťou odporu od prúdu.

Ohmov zákon V SI sa odpor R meria v ohmoch. Hodnota R závisí od tvaru a veľkosti vodiča, ako aj od vlastností materiálu, z ktorého je vyrobený. Pre valcový vodič: kde ρ je elektrický odpor [Ohm · m], pre kovy je jeho hodnota rádovo 10 –8 Ohm · m.

Odpor vodiča závisí od jeho teploty: α je teplotný koeficient odporu pre čisté kovy (pri nie veľmi nízkych teplotách sú α 1/273 K -1, ρ 0, R 0 resp. merný odpor resp. vodič pri t = 0 o C. Takáto závislosť ρ (t) sa vysvetľuje tým, že so zvyšujúcou sa teplotou rastie intenzita chaotického pohybu kladných iónov kryštálovej mriežky, usmerňovaný pohyb elektrónov sa spomaľuje.

Ohmov zákon pre nehomogénny úsek reťazca Nehomogénny - úsek reťazca obsahujúci zdroj emf Uzavretý okruh obsahuje zdroj emf, ktorý v smere 1–2 podporuje pohyb kladných nábojov. E je sila poľa Coulombových síl, E článok je sila poľa vonkajších síl.

Ohmov zákon pre nehomogénny úsek obvodu Práca vykonaná Coulombom a vonkajšími silami na presun jediného kladného náboja q 0+ je úbytok napätia (napätia). Keďže body 1, 2 boli zvolené ľubovoľne, získané vzťahy platia pre ľubovoľné dva body elektrického obvodu:

Práca a sila elektrického prúdu Joule-Lenzov zákon Pri zrážke voľných elektrónov s iónmi kryštálovej mriežky odovzdávajú iónom prebytok kinetickej energie, ktorú získavajú pri zrýchlenom pohybe v elektrickom poli. V dôsledku týchto zrážok sa zvyšuje amplitúda oscilácií iónov v blízkosti uzlov kryštálovej mriežky (tepelný pohyb iónov sa stáva intenzívnejší). V dôsledku toho sa vodič zahrieva: teplota je mierou intenzity chaotického pohybu atómov a molekúl. Uvoľnené teplo Q sa rovná práci prúdu A.

Kirchhoffove zákony Používajú sa na výpočet rozvetvených jednosmerných obvodov. Nerozvetvený elektrický obvod je obvod, v ktorom sú všetky prvky obvodu zapojené do série. Prvok elektrického obvodu - akékoľvek zariadenie zahrnuté v elektrickom obvode. Elektrický uzol je bod na rozvetvenom okruhu, kde sa zbiehajú viac ako dva vodiče. Vetva rozvetveného elektrického obvodu je časť obvodu medzi dvoma uzlami.

Druhý Kirchhoffov zákon (zovšeobecnený Ohmov zákon): v ľubovoľnej uzavretej slučke, ľubovoľne zvolenej v rozvetvenom elektrickom obvode, je algebraický súčet súčinov prúdových síl I i a odporu zodpovedajúcich úsekov R i tejto slučky rovný algebraický súčet emf. v obryse.

Druhý Kirchhoffov zákon Prúd sa považuje za kladný, ak sa jeho smer zhoduje s konvenčne zvoleným smerom prechodu slučky. E.m.s. sa považuje za kladné, ak smer obtoku vychádza z - do + zdroja prúdu, t.j. emf vytvára prúd, ktorý zodpovedá smeru obtoku.

Postup výpočtu rozvetveného obvodu: 1. Ľubovoľne vyberte a vyznačte na výkrese smer prúdu vo všetkých úsekoch obvodu. 2. Spočítajte počet uzlov v reťazci (m). Napíšte prvý Kirchhoffov zákon pre každý z (m-1) uzlov. 3. Vyberte ľubovoľne uzavreté obrysy v obvode, ľubovoľne vyberte smer prechodu obrysov. 4. Napíšte druhý Kirchhoffov zákon pre obrysy. Ak reťazec pozostáva z p-vetví a m-uzlov, potom počet nezávislých rovníc 2. Kirchhoffovho zákona je (p-m + 1).