Конспект урока по физике «Электрический ток»

Электрический ток

Определение. Электрический ток – направленное упорядоченное движение заряженных частиц.

Упомянутые частицы могут быть совершенно разными: электронами, ионами (как положительными, так и отрицательными). Даже обычное макротело (например, шарик), которому придан некоторый заряд и некоторая скорость, своим движением производит ток. Важно также понимать, что то самое упорядоченное движение не обязано распространяться на все частицы. Каждая частица может двигаться хаотически, однако в целом вся масса этих частиц смещается в определенном направлении, и именно это смещение обуславливает наличие тока:

Постоянный ток — ток, при котором заряженные частицы не меняют ни модуля скорости, ни ее направления.

Сила тока

Главной физической величиной, характеризующей ток, является сила тока.

Определение. Сила тока – физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени, за который этот заряд прошел. Обозначение: Единица измерения: А – ампер (в честь французского физика  Андре-Мари Ампера)

Иначе говоря, сила тока определяет скорость прохождения зарядов сквозь проводник.

Прибором для измерения силы тока является амперметр.

Скорость электронов в проводнике

Рассмотрим случай протекания постоянного тока в цилиндрическом проводнике и выведем формулу определяющую скорость упорядоченного движения электронов (а именно они движутся в металлах).

Запишем определение силы тока:

За время  поперечное сечение успели пересечь все те электроны, находящиеся в пространстве проводника, ограниченном длиной 

 (расстояние, которое прошли электроны за время ). Поэтому  можно посчитать как:

Здесь:  – заряд одного электрона; 

 – концентрация электронов в проводнике.

Подставив это равенство в определение силы тока:

и учтя, что Получаем формулу:

То есть сила тока и скорость движения электронов – прямо пропорциональные величины.

Для определения концентрации электронов необходимо применить формулы из курса молекулярной физики. Если сделать предположение, что на каждый атом вещества проводника приходится один электрон, то тогда справедливо:

Зная, что Подставив

и

Получим:

То есть при нашем допущении концентрация свободных электронов зависит только от материала проводника (плотности и молярной массы).

Для оценки порядка искомой скорости направленного движения электронов рассмотрим ток в 1 А, текущий по медному проводнику сечением 1 

. Согласно формулам:

Мы знаем о носителях заряда, поэтому определим электрический ток как движение заряженных частиц. Вы помните из молекулярно-кинетической теории, что частицы, из которых состоит вещество, в том числе электроны, постоянно пребывают в тепловом хаотическом движении, но это не является электрическим током, как и тепловое движение молекул воды не создает течения. Все направления такого движения равновероятны, и суммарное перемещение при этом равно нулю. Течение наблюдается, когда движение направлено. Хаотическое движение при этом не прекращается, но оно складывается с направленным, и суммарное перемещение уже не равно нулю, система частиц в целом движется.

Поэтому определение тока дадим следующее.

Электрический ток – это направленное движение электрического заряда. Поскольку заряд не существует отдельно от носителя, ток можно определить, как направленное движение заряженных частиц.

Носители заряда

Что может являться носителем заряда, образующим ток? Мы знаем два носителя электрического заряда: протон и электрон. Чтобы они могли создавать электрический ток, они также должны быть подвижными. Поэтому, например, в твердых веществах протоны, которые содержатся в ядрах атомов, не могут создавать электрический ток, поскольку атомы зафиксированы на своем месте в структуре вещества.

Электроны (это мы изучали на прошлом уроке) в диэлектриках не могут покидать атом, поэтому они тоже зафиксированы, а в проводниках один или несколько электронов в атоме слабо взаимодействуют с ядром и могут покидать атом. Такие электроны называются 

свободными.

Электрон может покинуть молекулу или атом газа, если сообщить ей достаточную для этого энергию. В этом случае получим свободный отрицательно заряженный электрон, а молекула или атом, потеряв электрон, приобретет положительный заряд и также станет свободным носителем заряда.

Молекулы ряда веществ, которые называются электролитами, при растворении в воде распадаются на положительно и отрицательно заряженные части. Эти части называются ионами, они являются свободными носителями заряда в растворах электролитов.

Условия существования электрического тока

Рассмотрим протекание электрического тока на примере проводников.

Что заставляет частицу двигаться? Электрический заряд взаимодействует с электрическим полем, и на него действует сила . Эта сила и заставит электрон двигаться.

Первое условие — существование движения частиц (наличие свободных частиц, способных передвигаться)

Второе условие существования электрического тока

– наличие электрического поля в проводнике, которое характеризуется потенциалом в каждой точке или разностью потенциалов между двумя точками.

Свободные электроны будут двигаться в сторону, противоположную вектору напряженности электрического поля, и будут скапливаться у одного из краев проводника, он станет заряжен отрицательно.

У противоположного края при том же количестве атомов электронов будет меньше, поэтому он будет заряжен положительно. Этот процесс подробнее рассмотрен в ответвлении, скопившиеся заряды образуют свое электрическое поле, направленное противоположно внешнему и ослабляющее его. При ослаблении поля уменьшится и сила, которая разносит заряды по краям проводника, пока поля не уравновесятся. Эти процессы протекают быстро, и ток, как видим, быстро исчезает. Для его поддержания нужно, очевидно, чтобы электроны не накапливались на одном из краев проводника, а возвращались на противоположный край, т. е. цепь нужно замкнуть.

Проводник во внешнем электрическом поле

Возьмем твердое тело – проводящую пластину – и поместим ее в однородное электрическое поле.

В первый момент, после внесения пластины в поле, возникнет электрический ток. Свободные носители заряда под действием силы со стороны внешнего электрического поля начнут движение и переместятся в соответствующую сторону проводника. Таким образом, один край пластины окажется заряженным положительно, другой – отрицательно.

Если бы мы разделили пластину на две части в момент, когда она находится в электрическом поле, то обе половинки оказались бы заряженными. Одна – положительно, другая – отрицательно. Эти области скопления зарядов создают свое электрическое поле, которое будет направлено в противоположную от внешнего сторону и будет стремиться скомпенсировать его.

Движение носителей заряда прекратится лишь в тот момент, когда внутреннее и внешнее поле станут равны по модулю напряженности. То есть суммарное поле внутри проводника станет равно нулю:

Таким образом, внутри проводников электрическое поле отсутствует. На этом факте основана электростатическая защита. Приборы, которые необходимо защитить от электрического поля, помещают в специальные металлические ящики.

Ответы@Mail.Ru: Как течет ток, от + к — или от

от + к- уж поверь электрику

Электрончики бегут в обоих направлениях, но принято считать, что ток идет от плюса к минусу.

За направление электрического тока принято направление упорядоченного движения (это чтобы у некоторых электрончики не бегали в разные стороны) положительных зарядов. Соответственно, положительные заряды «бегут» от + к -.

от минуса.. . помню в лампе анод раскалялся… а на нём точно +.

По законам природы молния бъёт в землю, а не наоборот. Земля считается безграничным отрицательным зарядом. Туда ток и уходит.

От плюса к минусу. Просто от того, что так договорились обозначать направление тока. Реальное движение зарядов в проводнике может быть любым: зависит то знака носителей зарядов. Например, в металлах это отрицательные электроны и они движутся от минуса к плюсу.

За направление тока принято движение + положительных зарядов (Дырок) от + Пляса к — Минусу, но фактически бегут Отрицательные электроны от Минуса к Плюсу. ТобишЬ Движение Плюсов (Дырок ) Вымышленных идёт от Плюса к Минусу …(Путаницу ввели Древние Греки, так как Электрон — ЯнтарЬ считали положительным зарядом ! )

Так выглядит элемент питания цепи (батарейка) : — [+++—}+ ток идет от плюса к минусу, НО от отрицательного заряда к положительному. Это 100%.

от + к — .Хотя всё в твоих руках — с помощью диода!

электроны идут от минуса к плюсу. Откуда на плюсе взятся электронам и как им против силы кулона идти к минусу?? ? Дырки — появляются как пустоты, в которых недавно был электрон. Это просто побочное явление его движения

Суммирую. «Ток», как договор о том, в какую сторону рисовать стрелочку на схеме идёт от плюса к минусу. Электроны и другие отрицательно заряженные носители в электрической цепи двигаются от минуса к плюсу. (на самом деле чуть сложнее, но можно принять так) Положительно заряженные носители, такие как дырки или полож. ионы — от плюса к минусу.

Человечество уже и в космосе совместно с электроникой пробует обжиться, и меж собой через континенты электроникой тексты, фото, видео, разговоры шлёт, и электронику в свои тела вживляют, и дома и на работе и по дороге туда-сюда без электричества никак… Но вот сколько человечество себя знает, а определённого ответа, исходя из какой-либо аксиомы, КУДА? течёт электрический ток — нет. Слово ТОК — это действие, течение. А вот ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — это первородно от греков — Фалес Милетский заметил притяжение к электрону (таково у древних назывался камень янтарь) легких предметов. И всё. Даже определение что есть электричество — это как «масло сделано из масла». Иными словами — электричество сделано из электрических зарядов. Но связано это всё-таки с магнетизмом. Наяву люди постоянно сталкивались с молниями, которые видны, как они бьют в землю. Но они бьют и из тучи в тучу, из туч в космос (снимки с космических станций), в тучах вулканических выбросах… Короче, слово «электрон» в нашем случае совершенно случайно — «янтарь». Лучше бы слово — заряд. И ток — зарядный. Да ладно. Итак, говоря об элементарных частицах — электрон отрицателен, протон и позитрон положительны, об ионах в электролитах — анионы отрицательны, катионы положительны, о газах — тут и ионы, и электроны. Даже в вакууме возникнут электроны (сорвавшиеся с электрода), если к электродам приложить напряжение. Вот почти и всё. Дальше всё просто — (при подключении цепи с потребителями) перечисленные отрицательные заряды текут (ток) к плюсу, а перечисленные положительные заряды — к минусу. По пути организуя магнитные поля. А официально направление тока остаётся как обозначил физик Андре-Мари Ампер — от плюса к минусу. Вот этим условным понятием мы и пользуемся.

Нас в технаре учили что ток бежит от + к -. но когда я начал читать буржуйские схемы, я начал задвайть вопросы почему у них там так стоят элементы. Потом почитав буржуйский учебник по цифровой электроники, более стало ясно что ток бежит от — к + и в итоге я вообще запутался.

Как электроны и позитроны превращаются друг в друга Теория этого явления начинается с осознания того, что не существует электрического тока, текущего от плюса к минусу. Достаточным доказательством этого факта служит бытовая электрическая розетка, которая имеет фазу (лампочка фазоуказателя горит) и нуль (лампочка фазоуказателя не горит). А это означает, что положительные и отрицательные заряды поочерёдно от фазы текут к нулю. Таким образом, разность потенциалов, рождающая силу движения зарядов, формируется не между плюсом и минусом, а между плюсом и нулевым потенциалом (позитронный ток) и между минусом и нулевым потенциалом (электронный ток). То есть электронный ток имеет разность потенциалов – / 0. Позитронный ток имеет разность потенциалов + / 0. По нашей гипотезе превращение электронов и позитронов друг в друга происходит посредством замены вектора движения зарядов на противоположный вектор. Объясняется это тем, что все элементы магнитоэлектрической системы электрона противоположны всем элементам магнитоэлектрической системы позитрона. И эта противоположность определяется вектором их движения в пространстве. Поэтому, стоит только поменять вектор движения одного из зарядов на противоположный вектор, так сразу же этот заряд превращается в своего антипода. <img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/265070448_690cff92d3e2df0f8f85b0166c1fb66a_800.gif» data-lsrc=»//otvet.imgsmail.ru/download/265070448_690cff92d3e2df0f8f85b0166c1fb66a_120x120.gif» data-big=»1″>

По квантовой теории электричества Бенджамина Франклина — электрический ток это поток порций, квантов электрической энергии, которые движутся из того места, где их больше (от «плюса»), в то место, где их меньше ( «минусу»). Также как это делают кванты тепловой энергии. По Франклину никаких «положительных» и «отрицательных» зарядов нет, это заблуждение, — есть только кванты электрической энергии.

10 мифов об электричестве | Наука и жизнь

Прошло много лет исследований с тех пор, как Бенджамин Франклин проводил свои эксперименты с воздушным змеем в 1752 году, но мы до сих пор воспитываем много мифов об этой удивительной форме энергии. Пришло время забыть все, что вы знали об электричестве, и узнать что-то совершенно новое.

Батарейки хранят электрический заряд или электроны

Спросите себя: что такое батарейка? Наверняка вы ответите себе, что батарея хранит электричество или внутри нее свободно плавают электроны в какой-нибудь форме. Но это далеко не так.

Внутри батареи находится химический бульон, известный как электролит, между двумя терминалами — электродами (положительная и отрицательная стороны батареи). Когда батарея подключается к устройства (скажем, к фонарику), электролит химически преобразуется в ионы, и электроны высвобождаются на положительном электроде. Электроны притягиваются к отрицательному терминалу, но между терминалами есть устройство (в данном случае фонарик) и электроны его питают.

Электрический ток зависит от толщины провода

Существует вполне логичное заблуждение о том, что через толстые провода проходит больше тока, потому что в них шире путь и меньше сопротивление. С точки зрения здравого смысла это правильно: на четырехполосном шоссе проедет больше автомобилей за конкретный отрезок времени, чем на однополосном. Тем не менее электрический ток ведет себя по-другому.

Электрический ток можно сравнить с рекой: в широком месте река течет медленно и спокойно; в узком поток ускоряется, однако через определенную точку проходит одно и то же количество воды.

Электричество имеет нулевую массу или вес

Поскольку разглядеть электричество невооруженным глазом невозможно, легко предположить, что электричество — это просто энергия, которая течет из точки А в точку Б и не имеет массы или веса. В некотором смысле это верно: электрический ток — как река — не имеет массы или веса. Тем не менее электричество — это не просто форма невидимой энергии, это поток заряженных частиц — электронов — которые имеют массу и вес.

К сожалению, этот вес совершенно незначительный, а контур имеет круглую форму, поэтому вы никогда не соберете много электронов в одном месте. Наконец, поток заряженных частиц продвигается со скоростью нескольких сантиметров в секунду, но об этом позже.

Удар током низкого напряжения не опасен

Штепсельные розетки и вилки вызывают беспокойство у родителей, воспитывающих маленьких детей, но они совершенно не стесняются давать детям батарейки, чтобы те засунули их в игрушки. Ведь опасно только высокое напряжение, да? Нет, не да.

Вредит и убивает в токе его сила (измеряется в амперах), а не напряжение. В правильных условиях даже 12-вольтовая батарейка может причинить серьезный вред, а в особых случаях и смерть.

Деревянные и резиновые объекты — хорошие изоляторы

Работая с электричеством по дому, большинство людей первым делом снимают кольца и сережки, надевают резиновые перчатки и обувь. И хотя это хорошие первые шаги, их недостаточно, чтобы предотвратить происшествие. Вопреки расхожему мнению, большинство вещей в доме в некоторой степени являются проводниками, а не изоляторами.

Чистый каучук — отличный изолятор. Но большинство резиновой обуви, перчаток и прочих принадлежностей делают далеко не из чистого каучука. В обычной резине намешано много других дополнительных веществ, которые повышают ее стойкость. Даже дерево может быть проводником в определенных условиях.

Генераторы создают электричество

Резервный генератор энергии — отличная штука на черный день, потому что производит электричество. Что, правда производит?

Генератор преобразует механическую (или другую) энергию в электрическую. Когда генератор работает, он заставляет электроны, уже присутствующие в проводах и цепи, течь через цепь. Сердце не создает кровь, оно лишь качает ее по венам и артериям. Точно так же генератор помогает электронам течь, но не создает их.

Электрические токи — это только текущие электроны

Хотя электричество можно обобщить как «ток электронов через проводник», это не совсем корректно. Тип электрического тока в проводнике зависит исключительно от проводника.

К примеру, в случае плазмы, неоновых огней, флуоресцентных ламп и вспышки используется хитрое сочетание тока протонов и электронов. В других проводниках — вроде электролитов, соленой воды, твердого льда и жидкости для аккумулятора — электрический ток представлен потоком положительных ионов водорода, и это тоже форма электричества.

Электричество движется на скорости света

Большинство людей ассоциируют электричество с молнией с детства, и это приводит к заблуждению, что электроны и электричество движутся со скоростью света. Или почти. Хотя электромагнитная волна энергии действительно путешествует через проводник на скорости от 50 до 99 процентов световой, важно понимать, что сами электроны движутся очень медленно, не быстрее чем на пару сантиметров в секунду.

Точно так же, когда вы слышите звук с 300 метров, давление воздуха в ухе вызывается не смещением молекул от источника, а скорее волной сжатия, которая проносится рябью и затрагивает все молекулы воздуха между вами.

Линии электропередач заизолированы

Большинство проводов и кабелей, с которыми мы вступаем в контакт — зарядные устройства, лампы, шнуры питания, соединительные кабели, — надежно изолированы резиной или пластиком. Очевидно было бы предположить, что воздушные линии электропередач тоже изолированы. Птицы могут же на них сидеть без вреда для себя, не так ли? Нет, не так.

Единственная причина, по которой птицы не получают разряда, в том, что они не касаются земли, находясь на кабеле. В результате не возникает никакого тока электронов. Поскольку изоляция это очень дорого, большинство воздушных линий электропередач всегда под напряжением и могут нехило долбануть на 1000 или даже на 700 000 вольт.

Статическое электричество отличается от остального

Статическое электричество — это весело: протащите кота по пластиковому подоконнику, пока он цепляется когтями, и следующие полминуты он будет смешно потрескивать, не понимая, что происходит. Вы наверняка думаете, что статическое электричество отличается от того, которое делает нашу жизнь теплой и разнообразной. Но единственная разница между током и статическим электричеством в том, что одно — это постоянный ток, а второе — мгновенное уравнивание.

Ток в настенной розетке — это поле электромагнитной энергии, которое ждет передачи по электронам в проводнике, например, силового кабеля. После подключения поток остается постоянным, пока кабель не будет отключен от сети. Статическое электричество же появляется, когда два проводника с разными зарядами приближаются друг к другу. Когда пространство между ними — изолирующий зазор — становится достаточно малым, заряд сокращает разрыв, создавая дугу электроэнергии, поскольку два заряда уравниваются.

Сен 16, 2019Геннадий

Постоянный электрический ток. Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов

 

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов.

Для того чтобы свободные заряды двигались в среде упорядоченно, необходимо либо наличие электрического поля, либо какое-либо поле неэлектростатических сил.

Если свободные заряды движутся упорядоченно в электри-ческом поле, то причиной, вызывающей электрический ток, являются кулоновские силы.

Если же свободные заряды движутся упорядоченно без электрического поля, то причиной, вызывающей электрический ток, являются силы, называемые сторонними (например, магнитные силы в генераторе электрического тока). Причём, если электрическое поле характеризуют напряжённостью Е, то поле сторонних сил – так называемой напряженностью поля сторонних сил Е^*.

Количественной характеристикой электрического тока является сила тока I. Это величина, равная отношению заряда dq, переносимого через поверхность за время dt, ко времени dt

.

Сила тока, как это видно из определения, – скалярная величина.

В системе СИ единицей измерения силы тока является ампер [I] = Кл/с = А.

Электрический ток может быть обусловлен направленным движением как положительных, так и отрицательных зарядов. Причём, если ток создаётся одновременным движением положи-тельных зарядов dq⁺ (они движутся по полю) и отрицательных зарядов dq^— (они движутся против электрического поля), то

.

Электрический ток имеет направление. Это – условная характеристика.

Направлением тока принято считать направление движения положительных зарядов (если ток создают отрицательные заряды, то направление тока противо-положно направлению их движения).

В общем случае величина отношения dq/dt может меняться со временем; если же dq/dt =constто ток называют постоянным и тогда можно считать I = q /t.

Величина отношения dq / dt может зависеть не только от времени, но и от координаты: в разных точках сечения провод-ника оно может быть разным. Поэтому для характеристики электрического тока используют дифференциальную характе-ристику, именуемую плотность тока j:

,

где n – единичный вектор, параллельный скорости направленного движения положительных зарядов; dS_^ – площадь элементарной поверхности, перпендикулярной скорости направленного движе-ния зарядов.

Размерность плотности тока [j] = A/м².

Сила тока и плотность тока связаны между собой:

.

Последнее выражение можно прочесть и так: сила тока через поверхность S равна потоку вектора плотности тока j через эту поверхность.

Протекание электрического тока не вызывает накопления заряда в проводнике. Это означает, что если в некоторый объём проводника вошёл заряд dq, то такой же заряд должен выйти из этого объёма.

В математической форме послед-нее утверждение имеет следующий вид:

.

Найдём связь плотности тока со средней скоростью упорядоченного движения зарядов в проводнике. Для этого выберем единичную поверхность, перпендикулярную скорости упорядоченного движения зарядов. За единицу времени через неё пройдёт n⁺×v положительных зарядов и n × v отри-цательных зарядов (здесь n⁺, n^— – концентрации положительных и отрицательных зарядов соответственно, v⁺, v ^— – скорости направленного движения зарядов). Тогда плотность тока

j = e⁺ × n⁺ × v⁺ × e^— × n^— × v ^— .

В отсутствие электрического поля свободные носители заряда движутся хаотически. Это движение не даёт вклада в j, так как средняя скорость хаотического движения равна нулю.

 

Электродвижущая сила

 

Если в проводнике создать электрическое поле, свободные заряды начнут двигаться упорядоченно, т. е. возникнет электрический ток.

Однако этот ток очень быстро прекратится, так как свободные заряды перераспределятся так, что поле внутри проводника станет равно нулю и причина, вызвавшая направленное движение зарядов, исчезнет (см. разд. 1.19).

Для того чтобы ток не прекращался, необ-ходимо переносить из-быточные заряды с одного конца провод-ника на противополо-жный. Тогда электри-ческое поле внутри проводника будет су-ществовать непрерывно и направленное движение зарядов не будет прекращаться.

Другими словами – для того чтобы в цепи непрерывно существовал электрический ток, в части электрической цепи свободные носители должны двигаться по электрическому полю, а в другой части – против.

Естественно, электрическое поле не может заставить поло-жительные заряды двигаться против кулоновских сил. Следо-вательно, в части цепи должны действовать силы, заставляющие положительные заряды двигаться от “минуса” к “плюсу”. Такие силы неэлектростатического происхождения принято называть сторонними.

Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют источником ЭДС (электродвижущей силы).

На практике используются различные виды источников ЭДС. Это электрические генераторы, гальванические элементы (батарейки), аккумуляторы и т. д.

Источник электродвижущей силы характеризуется величиной эдс:

,

где А_ст – работа сторонних сил по перемещению заряда q; q – заряд, перемещённый сторонними силами.

Размерность ЭДС [e] = Дж/Кл = В (вольт).

Работу сторонних сил по перемещению заряда q внутри источника эдс можно вычислить следующим образом:

.

Отсюда величина эдс

.

Если электрическая цепь замк-нута, то эдс равна

.

Работа по перемещению заряда на участке цепи, содержащем источник ЭДС, может быть найдена как

.

Учитывая связь напряжённости и потенциала, а также опреде-ление ЭДС, получаем

.

Величина, равная работе электростатических и сторонних сил по перемещению единичного заряда в электрической цепи, называется напряжением:

.

Обратите внимание: напряжение на участке цепи и разность потенциалов на его концах различны по величине.

Напряжение и разность потенциалов не одно и то же!

Следует отметить, что участок цепи, содержащий источник ЭДС, называют неоднородным. Участок, не содержащий источ-ника ЭДС, называют однородным.

Поскольку однородный участок не содержит ЭДС, постольку , т. е. напряжение на однородном участке цепи равно разности потенциалов на его концах.

 

Закон Ома

 

Георг Ом, экспериментируя с цепями постоянного тока, обнаружил, что сила тока в участке электрической цепи определяется следующим соотношением:

,

где I – сила тока в цепи, U – напряжение на концах цепи, R – сопротивление цепи.

Это выражение принято называть законом Ома для участка цепи.

Сопротивление цепи есть коэффициент, связывающий на-пряжение в цепи и силу тока, возникающего в цепи за счёт напряжения U.

Поскольку размерности силы тока и напряжения не совпадают, R является размерным коэффициентом. Размерность сопротивления можно получить из закона Ома: [R] = [U]/[I] =
= В/А = Ом.

Величина сопротивления цепи при постоянной температуре зависит от размеров и формы проводников цепи, от материала, из которого проводники изготовлены. Увеличение температуры у большинства проводников вызывает возрастание сопротивления.

Для однородного по составу проводника постоянной длины и сечения сопротивление , где r – удельное сопротивление

 

проводника*; l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения проводника.

Закон Ома для участка цепи может быть записан в диф-ференциальной форме

,

где j– плотность тока в проводнике; r – удельное сопротивление проводника; s – удельная электрическая проводимость провод-ника; Е – напряжённость электрического поля в проводнике.

Если участок цепи неоднороден, то кроме электростатических сил на свободные заряды действуют и сторонние, тогда

J = sE + sE^*.

Это выражение представляет собой закон Ома в диф-ференциальной форме для неоднородного участка цепи.

В интегральной форме это выглядит так:

и

где j_{1 –} j₂ – разность потенциалов на концах участка цепи.

Последнее выражение представляет собой закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме.

Если неоднородная цепь замкнута, то j₁ = j₂ (так как концы участка цепи соединены между собой) и закон Ома принимает следующий вид:

,

где R – суммарное сопротивление однородного участка цепи и внутреннего сопротивления источника ЭДС.

Это выражение представляет собой закон Ома для замкнутой цепи.

 

 

___________________________

 

* Удельное сопротивление зависит от материала проводника; размерность удельного сопротивления – Ом×м.

Тест по физике Электрические заряды и электрический ток 8 класс

Тест по физике Электрические заряды и электрический ток для учащихся 8 класса с ответами. Тест состоит из 2 вариантов в каждом по 20 заданий.

1 вариант

1. На рисунке схематично показаны три пары наэлектризованных шаров. В какой паре шары должны притянуться друг к другу?

1) №1
2) №2
3) №3

2. На каком явлении основано действие электроскопа? Что он показывает?

1) На взаимодействии электрических зарядов; есть ли на теле заряд
2) На отталкивании друг от друга отрицательных зарядов; заряд какого знака находится на наэлектризованном теле
3) На отталкивании друг от друга положительных зарядов; большой или малый заряд на теле

3. Около положительно заряженных тяжелых шаров находятся наэлектризованные бумажные цилиндрики, взаимодействующие с ними так, как показано на рисунке. Как заряжен ци­линдрик №1? Одинаковые ли знаки зарядов у цилиндриков №2 и №3?

1) Отрицательно; да
2) Положительно; да
3) Отрицательно; нет

4. Какому из этих электроскопов сообщен наибольший электри­ческий заряд? Какой из электроскопов не заряжен?

1) №1; №3
2) №2; №3
3) №2; №1

5. На каком из показанных на рисунке электроскопов был до касания их шаров наэлектризованными стержнями положи­тельный заряд? Начальное положение листочков обозначено штриховыми линиями.

1) №1
2) №2
3) №3

6. Какое из названных здесь веществ диэлектрик?

1) Раствор поваренной соли в воде
2) Дистиллированная вода
3) Ртуть

7. Как названа частица, которая обладает наименьшим (недели­мым) отрицательным электрическим зарядом?

1) Диэлектриком
2) Электрометром
3) Электроном

8. Из каких частиц, имеющих электрические заряды, построен атом?

1) Из положительно заряженного ядра и отрицательных элек­тронов
2) Из ядра и протонов
3) Из ядра и нейтронов

9. Если в атоме 6 электронов, а в его ядре 7 нейтронов, то сколь­ко в ядре протонов?

1) 7
2) 6
3) Не хватает данных: сколько в атоме всего частиц?

10. В каком случае атом превращается в положительный ион? В каком — в отрицательный?

1) Если теряет электрон; если присоединяет к себе электрон
2) Если получает положительный заряд; если получает отри­цательный заряд
3) Оба ответа неверны

11. Какие вещества проводят электричество?

1) Те, атомы (молекулы) которых могут свободно перемещаться
2) Те, которым переданы электрические заряды
3) Те, в которых есть свободные электроны или ионы

12. Что представляет собой электрический ток?

1) Движение по проводнику заряженных частиц
2) Упорядоченное движение частиц тела
3) Упорядоченное (однонаправленное) движение заряженных частиц

13. Какое устройство создает в проводнике электрическое поле?

1) Источник тока
2) Электрометр
3) Изолятор

14. Какие два условия должны быть обязательно выполнены, что­бы в цепи существовал электрический ток?

1) Наличие в цепи источника тока и потребителей тока
2) Отсутствие разрывов в цепи и наличие потребителей тока
3) Замкнутость цепи и наличие в ней источника тока

15. Какое условное обозначение из приведенных на рисунке соот­ветствует электролампе?

1) №1
2) №2
3) №3

16. Какие приборы входят в состав электрической цепи, схема ко­торой дана на рисунке?

1) Гальванический элемент, ключ, электроприбор
2) Источник тока, размыкающее устройство, звонок
3) Батарея элементов, выключатель, звонок

17. Какие и как движущиеся заряженные частицы образуют вну­треннее строение металлов?

1) Колеблющиеся в узлах кристаллической решетки положи­тельные ионы и свободно движущиеся среди них электроны
2) Ядра атомов, колеблющиеся в узлах кристаллической ре­шетки, и хаотически движущиеся между ними электроны
3) Расположенные в узлах кристаллической решетки коле­блющиеся отрицательные ионы и свободные электроны

18. Упорядоченное движение каких заряженных частиц в элек­трическом поле принято за направление электрического тока?

1) Частиц с положительным зарядом
2) Частиц с отрицательным зарядом
3) Электронов

19. Какие действия производит электрический ток?

1) Химические и тепловые
2) Магнитные и тепловые
3) Магнитные, химические, тепловые

20. В приведенных ниже примерах проявляются разные действия электрического тока. В каком случае используется магнитное действие тока?

1) Кипячение воды в электрическом чайнике
2) Получение чистого металла на электроде, опущенном в рас­твор соли, молекулы которой содержат этот металл
3) Сбор гвоздиков сердечником катушки с током

2 вариант

1. Трем парам одинаковых бумажных цилиндриков сообщены за­ряды. В какой паре цилиндрики оттолкнутся друг от друга?

1) №1
2) №2
3) №3

2. Слева висящие шарики наэлектризованы и взаимодейству­ют с правыми заряженными шариками так, как показано на рисунке. Какой из правых шаров заряжен положительно?

1) №1
2) №2
3) №3

3. Какое явление положено в основу действия электрометра? Что показывает этот физический прибор?

1) Взаимодействие электрических зарядов; есть ли на теле, которым касаются его стержня, заряд и какова его относи­тельная величина
2) На отталкивании друг от друга отрицательных зарядов; какого знака заряд находится на наэлектризованном теле
3) На отталкивании друг от друга положительных зарядов; относительную величину зарядов на телах

4. Незаряженных электроскопов касаются наэлектризованными так, как показано на рисунке, палочками. Как оказался заря­женным электроскоп №1? электроскоп №2?

1) №1 — отрицательно; №2 — положительно
2) №1 — положительно; №2 — отрицательно
3) №1 и №2 — отрицательно
4) №1 и №2 — положительно

5. Заряженных электроскопов (положение их листочков обозначено на рисунке пунктиром) касаются наэлектри­зованными палочками, в результате чего их листочки расположились иначе. Какой электроскоп был заряжен положи­тельно?

1) №1
2) №2
3) №3

6. Какое из этих веществ — проводник электричества?

1) Резина
2) Серебро
3) Шелк

7. В каких единицах измеряют электрический заряд?

1) Ваттах (Вт)
2) Джоулях (Дж)
3) Кулонах (Кл)

8. Какие частицы заключены в ядре атома?

1) Протоны и электроны
2) Протоны и нейтроны
3) Нейтроны и электроны

9. В атоме находится 19 частиц, причем протонов в его ядре 6. Сколько в нем электронов и нейтронов?

1) 6; 7
2) 7; 6
3) 6; 6

10. При наличии 8 протонов в ядре каждого из трех атомов одного и того же вещества оказалось, что в первом из них 9 электро­нов, во втором — 8, в третьем — 7 электронов. Какой атом стал отрицательным ионом?

1) Первый
2) Второй
3) Третий

11. Почему металлы — хорошие проводники электричества?

1) Потому что в узлах их кристаллических решеток расположены ионы
2) Потому что в них есть свободные электроны
3) Потому что в атомах металлов много электронов

12. При каком условии в проводнике возникает электрический ток?

1) Если в нем создано электрическое поле
2) Если в нем много заряженных частиц
3) Если частицы с электрическим зарядом приходят в движе­ние

13. За счет какой энергии положительные и отрицательные заря­ды разделяются в гальваническом элементе?

1) Механической
2) Внутренней
3) Энергии химических реакций

14. Что такое схема электрической цепи?

1) Рисунок, на котором условно обозначены электроприборы
2) Чертеж, на котором с помощью условных обозначений по­казаны соединения всех составных частей цепи
3) Чертеж, показывающий, как соединены между собой про­водниками потребители тока

15. Укажите, каким из этих условных обозначений изображают замыкающее цепь устройство.

1) №1
2) №2
3) №3

16. Электрическая цепь состоит из аккумулятора, звонка и ключа. Какая из представленных здесь схем ей соответствует?

1) №1
2) №2
3) №3

17. Движение каких заряженных частиц образует электрический ток в металлах? в проводящих растворах?

1) Электронов; ионов
2) Положительных ионов; отрицательных ионов
3) Ядер атомов; любых ионов

18. Чем вызван выбор в качестве направления электрического тока направление от положительного полюса источника тока к отрицательному, т.е. противоположное действительному пе­ремещению заряженных частиц (электронов) в обычных (ме­таллических) проводниках?

1) Историческим фактом: незнанием в то время, когда делал­ся этот выбор, природы электрического тока
2) Удобством нахождения этого направления
3) Неизвестно

19. Какое действие электрического тока не проявляется в ме­таллах?

1) Магнитное
2) Химическое
3) Тепловое

20. Какой прибор предназначен для обнаружения в цепи электри­ческого тока? Какое действие тока использовано в его устрой­стве?

1) Гальванический элемент; химическое
2) Электрометр; магнитное
3) Гальванометр; магнитное

Ответы на тест по физике Электрические заряды и электрический ток
1 вариант
1-3
2-1
3-1
4-2
5-3
6-2
7-3
8-1
9-2
10-1
11-3
12-3
13-1
14-3
15-2
16-2
17-1
18-1
19-3
20-3
2 вариант
1-3
2-1
3-1
4-2
5-3
6-2
7-3
8-2
9-1
10-1
11-2
12-1
13-3
14-2
15-2
16-3
17-1
18-1
19-2
20-3