Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Физика. 10 класс. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Электрический ток.

Когда говорят об использовании электрической энергии в быту, на производстве или транспорте, то имеют в виду работу электрического тока. Электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение электропоездов, троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.

  Подача электрического тока потребителю

Что же такое электрический ток и что необходимо для его возникновения и существования в течение нужного нам времени?

Слово «ток» означает движение или течение чего-то.

Что может перемещаться в проводах, соединяющих электростанцию с потребителями электрической энергии?

Мы уже знаем, что в телах имеются электроны, движением которых объясняются различные электрические явления (см. § 30). Электроны обладают отрицательным электрическим зарядом. Электрическими зарядами могут обладать и более крупные частицы вещества — ионы. Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.

   Источник тока из лимона

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в проводнике, придут в движение в направлении действия на них электрических сил. Возникнет электрический ток.

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо всё это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создаётся и может длительное время поддерживаться

источниками электрического тока.

Источники электрического тока.

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.
В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.
Существуют различные виды источников тока:

Механический источник тока

— механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.


К ним относятся : электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака), динамо-машина, генераторы.

Тепловой источник тока

— внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.


Например, термоэлемент — две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, тогда между другими концами этих проволок появится напряжение.
Применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях.

Световой источник тока

— энергия света преобразуется в электрическую энергию.

Например, фотоэлемент — при освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.
Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.

Химический источник тока

— в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.

Например, гальванический элемент — в цинковый сосуд вставлен угольный стержень. Стержень помещен в полотняный мешочек, наполнен-ный смесью оксида марганца с углем. В элементе используют клейстер из муки на растворе нашатыря. При взаимодействии нашатыря с цинком, цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень — положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд — отрицательным электродом.


Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания.


Аккумуляторы — в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Условное обозначение источника тока на электрической схеме


или батареи, состоящей из нескольких источников


Домашнее задание.

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. Что такое электрический ток?
2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
3. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
4. Как устроен сухой гальванический элемент?
5. Что является положительным и отрицательным полюсами батареи?
6. Как устроен аккумулятор?
7. Где применяются аккумуляторы?

Задание 2. С помощью Интернета найдите, какие существуют типы зарядных устройств и выделите их особенности.

Задание 3.

К занятию прикреплен файл  «Открытие электричества.». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

• http://www.tepka.ru/
• http://class-fizika.narod.ru
• http://www.youtube.com/watch?v=x2F4VbIlRLg
• http://znaika.ru/catalog/8-klass/physics/
• http://www.youtube.com/watch?v=x2F4VbIlRLg
• http://www.youtube.com/watch?v=zNdnN_RyqFY
• http://www.youtube.com/watch?v=AzG6rUPhsXY
• http://www.youtube.com/watch?v=5Qo5LkxG6Hw
   

 

 

Урок 27. Лекция 27-1. Электрический ток, его характеристики. Сопротивление. Закон Ома.

Проводники отличаются от диэлектриков тем, что в них есть свободные заряды, которые могут перемещаться по всему объему проводника.

Если изолированный проводник поместить в электрическое поле , то на свободные заряды qв проводнике будет действовать сила . В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, не скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника равно нулю.

Однако, в проводниках может при определенных условиях возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током.

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц.

За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов.

В металлах носителями зарядов являются электроны — отрицательно заряженные частицы, поэтому электрический ток в металлах всегда направлен против дижения электронов.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I.

Сила тока – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

Сила тока численно равна количеству зарядов, прошедших через поперечное сечение проводника за 1 секунду.

Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике
I — сила тока, S – площадь поперечного сечения проводника,  – электрическое поле.

Единица измерения силы тока в Международной системе единиц СИ ампер [А].

Прибор для измерения силы тока называется амперметр.

Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток.

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Амперметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R_A. Внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называетсяпостоянным.

Кратковременный ток в проводнике можно получить, если соединить этим проводником два заряженных проводящих тела, которые имеют различный потенциал. Ток в проводнике исчезнет, когда потенциал тел станет одинаковым. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем и длительное время поддерживать электрическое поле.

Условия существования электического тока:

1. Наличие свободных зарядов внутри проводника,

2. Наличие разности потенциалов на концах проводника (создание электрического поля внутри проводника)

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц, которое создается электрическим полём, а оно при этом совершает работу. Работа тока – это работа сил электрического поля, создающего электрический ток.

Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. При перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения.  При перемещении единичного положительного заряда по некоторому участку цепи работу совершают как электростатические (кулоновские), так и сторонние силы.

Работа электростатических сил при перемещении единичного заряда равна разности потенциалов Δφ₁₂ = φ₁ – φ₂ между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. Величину U₁₂ принято называть напряжением на участке цепи 1–2.

Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ₁ в точку с потенциалом φ₂.




В случае однородного участка напряжение равно разности потенциалов: U₁₂ = φ₁ – φ₂

Единица измерения напряжения в Международной системе единиц СИ вольт [В].

Прибор для измерения напряжения называется вольтметр.

 


Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов.

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R_B. Для того, чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен. Поскольку внутри вольтметра не действуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах совпадает по определению с напряжением. Поэтому можно говорить, что вольтметр измеряет напряжение.

Аналогично тому, как трение в механике препятствует движению, сопротивление проводника создает противодействие направленному движению зарядов и определяет превращение электрической энергии во внутреннюю энергию проводника.  Причина сопротивления: столкновение свободно движущихся зарядов с ионами кристаллической решетки.

Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом]. Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.

Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.

S – площадь поперечного сечения проводника
l – длина проводника
ρ – удельное сопротивление проводника.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.

Величину ρ, характеризующую зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он сделан, и от внешних условий, называют удельным сопротивлением проводника. Оно численно равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью сечения 1 мм² , изготовленного из данного вещества. Единица удельного сопротивления в СИ [1 Ом*м = 1 Ом*мм²/м]

Сопротивление проводника зависит и от его состояния, а именно от температуры.

Эта зависимость выражается формулой  или 

α – температурный коэффициент сопротивления. Для всех чистых металлов .

При нагревании чистых металлов их сопротивление увеличивается, а при охлаждении – уменьшается.

Закон Ома для участка цепи.

Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными.

Графическая зависимость силы тока I от напряжения U называется вольт-амперная характеристика (сокращенно ВАХ). Она изображается прямой линией, проходящей через начало координат.

По вольт-амперной характеристике проводника можно судить о его сопротивлении: чем больше угол наклона графика к оси напряжения, тем меньше сопротивление проводника.

19.2: Электрический ток — LibreTexts по физике

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Идентификатор страницы

  17024

• Безграничный
• Безграничный

цели обучения

• Опишите функции и определите основные компоненты батареи.

Батарея — это устройство, которое непосредственно преобразует химическую энергию в электрическую. Он состоит из ряда гальванических элементов, соединенных последовательно проводящим электролитом, содержащим анионы и катионы. Одна полуэлемент включает электролит и анод или отрицательный электрод; другая половина элемента включает электролит и катод или положительный электрод. В окислительно-восстановительной (восстановительно-окислительной) реакции, которая питает аккумулятор, катионы восстанавливаются (присоединяются электроны) на катоде, а анионы окисляются (электроны удаляются) на аноде. Электроды не касаются друг друга, а электрически связаны электролитом. В некоторых элементах используются два полуэлемента с разными электролитами. Разделитель между полуячейками позволяет ионам течь, но предотвращает смешивание электролитов.

Каждая полуячейка обладает электродвижущей силой (или ЭДС), определяемой ее способностью проводить электрический ток изнутри клетки наружу. Суммарная ЭДС клетки представляет собой разность между ЭДС ее полуячеек или разность между восстановительными потенциалами полуреакций.

Электрическая движущая сила на клеммах ячейки известна как напряжение на клеммах (разность) и измеряется в вольтах. Когда батарея подключена к цепи, электроны от анода проходят через цепь к катоду по прямой цепи. Напряжение батареи является синонимом ее электродвижущей силы или ЭДС. Эта сила отвечает за поток заряда через цепь, известную как электрический ток.

Аккумулятор накапливает электрический потенциал от химической реакции. Когда он подключен к цепи, этот электрический потенциал преобразуется в кинетическую энергию, когда электроны движутся по цепи. Электрический потенциал определяется как потенциальная энергия на единицу заряда ( q ). Напряжение или разность потенциалов между двумя точками определяется как изменение потенциальной энергии заряда

q , перемещенного из точки 1 в точку 2, деленное на заряд. В перестановке это математическое соотношение может быть описано как:

\[\Delta \mathrm { PE } = \mathrm { q } \Delta \mathrm { V }\]

Напряжение — это не то же самое, что энергия. Напряжение – это энергия на единицу заряда. Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между клеммами аккумулятора), однако один из них хранит гораздо больше энергии, чем другой. Автомобильный аккумулятор может передавать больше заряда, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба являются аккумуляторами на 12 В.

Идеальные и настоящие батареи : Краткое введение в идеальные и реальные батареи для студентов, изучающих схемы.

Символ батареи на принципиальной схеме : Это символ батареи на принципиальной схеме. Он возник как схематический рисунок самого раннего типа батареи, вольтовой батареи. Обратите внимание на положительный катод и отрицательный анод. Эта ориентация важна при рисовании принципиальных схем, чтобы изобразить правильный поток электронов.

Измерение тока и напряжения в цепях

Электрический ток прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

цели обучения

• Описать взаимосвязь между электрическим током, напряжением и сопротивлением в цепи

Чтобы понять, как измерять ток и напряжение в цепи, вы также должны иметь общее представление о том, как работает цепь и как связаны ее электрические измерения.

Что такое напряжение? : Это видео помогает получить концептуальное представление о напряжении.

Электрическая цепь представляет собой тип сети с замкнутым контуром, который обеспечивает обратный путь для тока. Простая электрическая цепь состоит из источника напряжения и резистора и может быть схематически представлена ​​следующим образом. электрический ток I , или движение заряда, которое протекает через большинство веществ, прямо пропорционально приложенному к нему напряжению V . Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R . Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление обратно пропорционально току. Таким образом, закон Ома можно записать следующим образом:0032

, где I — ток через проводник в амперах, V — разность потенциалов, измеренная на проводнике в вольтах, а R — сопротивление проводника в омах (Ом). Точнее, закон Ома гласит, что R в этом отношении постоянна, не зависит от тока. Используя это уравнение, мы можем рассчитать ток, напряжение или сопротивление в данной цепи.

Например, если бы у нас была батарея на 1,5 В, которая была подключена по замкнутой цепи к лампочке с сопротивлением 5 Ом, какой ток протекает по цепи? Чтобы решить эту проблему, мы просто подставим данные значения в закон Ома: I = 1,5 В/5 Ом; I = 0,3 ампера. Если мы знаем силу тока и сопротивление, мы можем изменить уравнение закона Ома и решить для напряжения В :

\[\mathrm { V } = \mathrm { IR }\]

Микроскопический вид: скорость дрейфа

Скорость дрейфа — это средняя скорость, которую частица достигает благодаря электрическому полю.

цели обучения

• Свяжите скорость дрейфа со скоростью свободных зарядов в проводниках

Скорость дрейфа

Известно, что электрические сигналы распространяются очень быстро. Телефонные разговоры, переносимые токами по проводам, проходят большие расстояния без заметных задержек. Свет загорается сразу после щелчка выключателя. Большинство электрических сигналов, переносимых токами, распространяются со скоростью порядка 10 ⁸ м/с, что составляет значительную часть скорости света. Интересно, что отдельные заряды, составляющие ток, движутся в среднем намного медленнее, обычно дрейфуя со скоростью порядка 10 ⁻⁴ м/с.

Высокая скорость электрических сигналов обусловлена ​​тем, что сила между зарядами быстро действует на расстоянии. Таким образом, когда свободный заряд попадает в проводник, входящий заряд отталкивает другие заряды впереди себя, которые, в свою очередь, отталкивают заряды дальше по линии. Возникающая в результате ударная волна электрического тока движется по системе почти со скоростью света. Точнее, этот быстро движущийся сигнал или ударная волна представляет собой быстро распространяющееся изменение электрического поля.

Электроны, движущиеся по проводнику : Когда заряженные частицы попадают в этот объем проводника, такое же количество быстро вынуждено покинуть его. Отталкивание между одноименными зарядами затрудняет увеличение количества зарядов в объеме. Таким образом, как только входит один заряд, другой почти сразу уходит, быстро перенося сигнал вперед.

Скорость дрейфа

Хорошие проводники содержат большое количество свободных зарядов. В металлах свободными зарядами являются свободные электроны. Расстояние, которое может пройти отдельный электрон между столкновениями с атомами или другими электронами, весьма мало. Таким образом, траектории электронов кажутся почти случайными, как движение атомов в газе. Однако в проводнике существует электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в указанном направлении (противоположном полю, поскольку они отрицательны). Скорость дрейфа v _d — средняя скорость свободных зарядов после приложения поля. Скорость дрейфа довольно мала, так как очень много свободных зарядов. Зная плотность свободных электронов в проводнике (количество электронов в единице объема), можно рассчитать скорость дрейфа для данного тока. Чем больше плотность, тем ниже скорость, необходимая для данного тока.

Скорость дрейфа : Свободные электроны, движущиеся в проводнике, часто сталкиваются с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных зарядов называется дрейфовой скоростью и направлена ​​в направлении, противоположном электрическому полю для электронов. Столкновения обычно передают энергию проводнику, что требует постоянной подачи энергии для поддержания постоянного тока.

Можно получить выражение для зависимости между током и скоростью дрейфа, рассматривая количество свободных зарядов в отрезке проволоки. Количество свободных зарядов на единицу объема обозначается символом n и зависит от материала. Ax — это объем сегмента, так что количество свободных зарядов в нем равно nAx . Плата ΔQ в этом сегменте, таким образом, равна qnAx , где q — сумма платы на каждом носителе. (Напомним, что для электронов q составляет 1,60×10-19°С. ) Ток — это заряд, перемещаемый в единицу времени. Таким образом, если все первоначальные заряды покидают этот отрезок за время t, то ток равен:

Примечательно, что x/Δt представляет собой величину скорости дрейфа v _d , поскольку заряды перемещаются в среднем на расстояние x за время t. Перестановка слагаемых дает: I = qnAv _d , где I — ток по проводу с сечением изготовлен из материала с плотностью свободного заряда n . Каждый из носителей тока имеет заряды q и движется с дрейфовой скоростью величины v _d .

Плотность тока — это электрический ток на единицу площади поперечного сечения. Он измеряется в амперах на квадратный метр.

Ключевые моменты

• Аккумулятор накапливает электрический потенциал в результате химической реакции. Когда он подключен к цепи, этот электрический потенциал преобразуется в кинетическую энергию, когда электроны движутся по цепи.
• Напряжение или разность потенциалов между двумя точками определяется как изменение потенциальной энергии заряда q, перемещенного из точки 1 в точку 2, деленное на заряд.
• Напряжение батареи является синонимом ее электродвижущей силы, или ЭДС. Эта сила отвечает за поток заряда через цепь, известную как электрический ток.
• Простая схема состоит из источника напряжения и резистора.
• Закон Ома дает связь между током I , напряжение В , сопротивление R в простой цепи: I = В / R .
• Единицей СИ для измерения скорости потока электрического заряда является ампер, который равен заряду, протекающему через некоторую поверхность со скоростью один кулон в секунду.
• В проводниках существует электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в направлении, противоположном полю. Скорость дрейфа представляет собой среднюю скорость этих свободных зарядов.
• Выражение для зависимости между током и скоростью дрейфа можно получить, рассматривая количество свободных зарядов в отрезке проволоки.
• I = qnAv связывает скорость дрейфа с током, где I — ток через провод с площадью поперечного сечения А , изготовленный из материала с плотностью свободного заряда n . Каждый из носителей тока имеет заряд q и движется со скоростью дрейфа величиной 9.0044 против .

Ключевые термины

• батарея : Устройство, вырабатывающее электричество в результате химической реакции между двумя веществами.
• ток : Скорость потока электрического заряда во времени.
• напряжение : Величина электростатического потенциала между двумя точками в пространстве.
• электрический ток : движение заряда по электрической цепи
• ом : в Международной системе единиц производная единица электрического сопротивления; электрическое сопротивление устройства, на котором разность потенциалов в один вольт вызывает ток в один ампер; символ: Ом
• ампер : Единица электрического тока; стандартная базовая единица в Международной системе единиц. Аббревиатура: амп. Символ: А.
• скорость дрейфа : Средняя скорость свободных зарядов в проводнике.

ЛИЦЕНЗИИ И АВТОРСТВО

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​ПРЕДОСТАВЛЕННОЕ РАНЕЕ

• Курирование и пересмотр. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​КОНКРЕТНОЕ АВТОРСТВО

• Колледж OpenStax, Колледж физики. 17 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42324/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
• Аккумулятор (электричество). Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Battery_(электричество) . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Аккумулятор (электричество). Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Battery_(электричество) . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
напряжение
• . Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/voltage . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
аккумулятор
• . Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/battery . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• ток. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/current . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Идеальные и настоящие батареи. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=K2Hcip2zoZc . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
• Аккумулятор (электричество). Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Battery_(электричество) . Лицензия : CC BY: Attribution
• Предоставлено : Свет и Материя. Расположен по адресу : http://lightandmatter.com/lml.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Напряжение. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Voltage . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Электрический ток. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electric_current . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Электрический ток. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electric_current%23Current_density_and_Ohm.27s_law . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, Колледж физики. 17 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42341/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
• ампера. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/ampere . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Ом. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/ohm . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• электрический ток. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/electrical_current . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Идеальные и настоящие батареи. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=K2Hcip2zoZc . Лицензия : Общественное достояние: Авторские права неизвестны . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
• Аккумулятор (электричество). Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Battery_(электричество) . Лицензия : CC BY: Attribution
• Электрическая цепь. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electrical_circuit . Лицензия : CC BY: Attribution
• Что такое напряжение?. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=g287MugJC9E . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
• Электрический ток. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electric_current%23Drift_speed . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, Колледж физики. 17 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42341/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
• Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physics/definition/drift-velocity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Идеальные и настоящие батареи. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=K2Hcip2zoZc . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
• Аккумулятор (электричество). Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : http://en.Wikipedia.org/wiki/Battery_(electricity) . Лицензия : CC BY: Attribution
• Электрическая цепь. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en. Wikipedia.org/wiki/Electrical_circuit . Лицензия : CC BY: Attribution
• Что такое напряжение?. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=g287MugJC9E . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
• Колледж OpenStax, Колледж физики. 26 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42341/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
• Колледж OpenStax, Колледж физики. 26 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx. org/content/m42341/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution

---

Эта страница под названием 19.2: Electric Current распространяется по незаявленной лицензии и была создана, изменена и/или курирована Boundless.

1. Наверх
• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Безграничный

   Показать оглавление

   нет

   Включено

   да

2. Теги

   1. ампер
   2. батарея
   3. Текущий
   4. скорость дрейфа
   5. электрический ток
   6. Ом
   7. напряжение

Электрический ток и мощность — StickMan Physics

Электрический ток

Электрический ток   Ток представляет собой текущий или движущийся заряд . Основная формула, показанная ниже, описывает ток как количество заряда (q), протекающего через точку за время (t).

• Переменными в этом уравнении являются ток (I) , заряд (q) и время (t) .
• МКС единица измерения тока Ампер (единица измерения А )
• 1 Ампер (1А) тока означает, что в секунду проходит один кулон заряда

**Примечание: точки на анимации соответствуют обычному току, а не реальному потоку электронов.

Следующее ниже уравнение связывает ток с напряжением и сопротивлением. V=IR обычно называют Законом Ома . Уравнение справа внизу представляет собой закон Ома, переставленный для тока. Это позволяет вам лучше анализировать ситуацию, думая о том, что произойдет с I, если V или R вырастут.

• Напряжение напрямую связано с током . При повышении напряжения увеличивается ток.
• Сопротивление обратно пропорционально току . Когда сопротивление увеличивается, ток падает.

* Перейдите по этой ссылке на предыдущий урок, если вы хотите узнать больше о том, как анализировать уравнение.

Примеры задач

1. Сколько времени понадобится заряду 20 Кл при силе тока 2 ампера?

т = ?

Q = 20C

I = 2A

2. Сколько тока будет течь в закрытой цепи, которая имеет батарею 9V и 18 ОД.

Я = ?

V = 9V

R = 18 Ом

Электрическая энергия

Электроэнергетическая энергия является продуктом и Voltage.   Чем выше напряжение, тем больше мощность, создаваемая током.

Следующие уравнения связывают мощность с током, напряжением, сопротивлением, временем и энергией.

Попробуйте решить следующие задачи, чтобы попрактиковаться в написании списка данных, выборе уравнения и решении задач тока и мощности.

Примеры задач

3. Какая мощность возникает при протекании тока силой 8 ампер по цепи с сопротивлением 100 Ом?

Р = ?

I = 8 A

R = 100 Ом

P = I ² R

P = (8 ² )(100)= 6400 Вт

900 Какая разность потенциалов в цепи5 который имеет мощность 1500 Вт и сопротивление 120 Ом?

Стоимость за киловатт-час

Счета за электроэнергию в США выставляются по стоимости за киловатт-час. Посмотрите в своем счете за электроэнергию фактическую стоимость за киловатт-час. В наших примерах мы будем использовать 16,0412 цента за киловатт-час, это цена, указанная в счете на картинке.

Используйте приведенное ниже уравнение, чтобы определить стоимость эксплуатации любого устройства.

Стоимость = мощность в киловаттах x время в часах x стоимость за киловатт-час

Перед использованием вы должны убедиться, что мощность указана в киловаттах, а время в часах. Вы должны преобразовать перед использованием это мощность или время в любой другой единице.

Какая бы стоимость ни была указана в долларах или центах, она будет единицей стоимости в ответе. В счете здесь указаны центы за киловатт-час.

Расчет счета за электроэнергию

На сайте energy.gov можно найти калькулятор энергопотребления, который можно использовать для оценки стоимости в вашем штате и определения общей мощности многих бытовых устройств. Знания об энергии бытовой техники делают вас лучшим гражданином. Обладая этими знаниями, вы можете помочь окружающей среде и сэкономить деньги на ежемесячном счете.

(ссылка на калькулятор энергии на energy.gov)

Вот несколько распространенных устройств и их мощность. Перейдите по ссылке выше, чтобы увидеть больше.

Мощность распространенных электрических устройств

Вот некоторые распространенные устройства, которые можно использовать в следующих примерах. Обратите внимание, что современные устройства сильно различаются, и приведенные ниже числа находятся в пределах общего диапазона.

Общие устройства	Мощность
Кондиционер (10 000 БТЕ)	3000 Вт
Микроволновая печь	1300 Вт
Компьютер	750 Вт
Кофеварка	600 Вт
Холодильник	225 Вт
ЖК-телевизор (обычный 40 дюймов)	150 Вт
Зарядное устройство для сотового телефона (используется)	от 2 до 6 Вт
Зарядное устройство для сотового телефона (не используется)	от 0,1 до 0,5 Вт

Яркость ламп и энергопотребление

• Один из способов сэкономить деньги на счетах за электроэнергию — заменить старые лампы накаливания на альтернативные. Лампы накаливания излучают свет, нагревая нить накаливания. Это создает свет, но также и тепло, нежелательную форму энергии. Чем горячее свет, тем он менее энергоэффективен. Альтернативы, такие как светодиоды, создают свет другим, более эффективным способом. В то время как более эффективные лампочки стоят дороже, они имеют более длительный срок службы и стоят меньше при тех же люменах света. Использование светодиода для получения светового потока 1600 люмен требует всего 14 Вт мощности по сравнению со 100 Вт для лампы накаливания. Вы можете запитать семь светодиодных ламп на 1600 люмен с той же мощностью, что и одна стандартная лампа накаливания на 1600 люмен.

Примеры задач

5. Какова цена работы компьютера мощностью 750 Вт в течение 10 часов при стоимости счета за коммунальные услуги 16,0412 цента за киловатт-час?

Преобразование

Преобразование мощности из ватт в киловатты

750 Вт x 1 кВт/1000 Вт = 0,750 кВт

Решение

Стоимость = мощность в KilowTts x Время. 0,750 х 10 х 16,0412 = 121,3 цента

6. Рассчитайте стоимость работы кондиционера, кофеварки и холодильника в течение трех часов при стоимости 16,0412 цента за киловатт-час? (используйте приведенную выше таблицу, чтобы определить использование питания на одно устройство)

Добавить устройства

Кондиционер + кофеварка + холодильник

3000 Вт + 600 Вт + 225 Вт = 3825 ВАТ

Convert

9.

. из ватт в киловатты

3825 Вт x 1кВт/1000Вт = 3,825 кВт

Решение

Стоимость = мощность в киловатте X время в часах x Стоимость за киловатт часов

Стоимость = 3,825 x 3 x 16.0412 = 184.1 Центр

Сделать энергосберегающие покупки

.