величина, направление, единица измерения — Студопедия

Поделись с друзьями: 

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц, в процессе которого происходит перенос электрического заряда.

В металлическом проводнике, например, такими частицами являются свободные электроны. Они находятся в постоянном тепловом движении. Это движение происходит с высокой средней скоростью, но в силу его хаотичности не сопровождается переносом заряда. Выделим мысленно в проводнике элемент поверхности dS: за любой промежуток времени число электронов преодолевших эту поверхность слева направо будет в точности равно числу частиц прошедших через эту поверхность в обратном направлении. Поэтому заряд, перенесённый через эту поверхность, окажется равным нулю.

Ситуация изменится, если в проводнике появится электрическое поле. Теперь носители заряда будут участвовать не только в тепловом, но и в упорядоченном, направленном движении. Положительно заряженные носители будут двигаться по направлению поля, а отрицательные — в противоположном направлении.

В общем случае в переносе заряда могут принимать участие носители обоих знаков (например, положительные и отрицательные ионы в электролите).

Электрический ток может быть постоянным или переменным.

Постоянный ток — электрический ток, направление и величина которого не меняются во времени.

Переменный ток — электрический ток, величина и направление которого меняются с течением времени.

Основные физические величины:

Схема измерения силы тока.

Разность потенциалов (обозначение U). Поскольку генераторы действуют на электроны подобно водяному насосу, существует разность на его клеммах, которая и называется разностью потенциалов. Выражается она в вольтах (обозначение В). Если мы с вами измерим вольтметром разность потенциалов на входном и выходном соединении электроприбора, то увидим на нем показания 230-240 В. Обычно эта величина называется напряжением.

Сила тока (обозначение I). Допустим, когда подключают лампу к генератору, создается электрическая цепь, которая проходит через лампу. Поток электронов течет через провода и через лампу. Сила данного потока выражается в амперах (обозначение А).

Сопротивление (обозначение R). Под сопротивлением обычно понимают материал, который позволяет электрической энергии преобразовываться в тепловую. Сопротивление выражается в омах (обозначение Ом). Сюда можно добавить следующее: если сопротивление возрастает, то сила тока уменьшается, так как напряжение остается постоянным, и наоборот, если уменьшить сопротивление, то сила тока возрастет.

Мощность (обозначение Р). Выражается в ваттах (обозначение Вт) — она определяет количество энергии, потребляемой прибором, который в данный момент подключен к вашей розетке.

Направление

За направление тока принимают направление движения положительно заряженныхчастиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направлениетока считают противоположным направлению движения частиц.

Единица измерения

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах. Ампер является одной из семи основных единиц СИ. Один ампер — это сила постоянного тока, при котором заряд, равный одному кулону проходит через поперечное сечение за одну секунду. Ампер можно также определить как силу такого тока, который при прохождении по двум параллельным прямым проводникам бесконечной длины и малого диаметра, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 0,2 мкH.

---

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

---



Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока.

Электрический ток— направленное движение электрических зарядов под действием электрического поля. Для того чтобы шёл ток, нужна замкнутая цепь, которая состоит из источников электрической энергии, приёмников электроэнергии и соединительных проводов.

За направление тока принимают направление движения положительного заряда. Поэтому во внешней цепи ток направлен от зажима “+” к зажиму “–”, внутри источника — наоборот.

Сила тока— количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за 1 секунду.

— для постоянного тока

— для переменного тока (ток равен скорости изменения заряда)

Плотность тока:

Работа и мощность тока

При прохождении тока проводник нагревается и совершается работа:

—работатока

—мощностьтока

Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока.

Электрическую энергию получают путём преобразования химической, механической и других видов энергии.

Устройство, которое даёт в цепь энергию, называется источником.

Различают источник напряжения и источник тока.

Источник напряжения— источник, ЭДС которого не зависит от сопротивления нагрузки.

Батареи, аккумуляторы, сеть — примеры источников напряжения.

Схемное изображение источника напряжения:

Источник тока

— источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки.

Источниками тока являются электронные лампы, транзисторы.

Схемное изображение источника тока:

На практике источник тока можно получить, если к источнику напряжения подключить очень большое внутренне сопротивление.

Можно при расчётах преобразовать источник напряжения в эквивалентный источник тока, если ток источника тока рассчитать по формуле

и внутренне сопротивление источника напряжения, включенное последовательно, включить к источнику тока параллельно.

Схема с источником напряжения:

Схема с эквивалентным источником тока:

Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы). Дискретный и сплошной спектры.

Классификация электрических сигналов:

1. Периодические и непериодические

Периодические сигналыповторяются через определённый промежуток времени.

Непериодические сигналыпоявляются один раз и больше не повторяются.

2. Детерминированные и случайные

Детерминированные сигналы— сигналы, которые можно описать с помощью функции времени.

Случайные сигналы— сигналы, мгновенные значения которых заранее не может быть предсказано.

3. Простые и сложные

Простые сигналы— сигналы, токи и напряжения которых имеют одну частоту (синусоида).

Сложные сигналы— сигналы, которые состоят из суммы токов и напряжений нескольких частот.

Способы представления сигнала:

1. Математическая модель— уравнение, которое описывает форму сигнала.

— уравнение гармонического сигнала

2. Временная диаграмма— график зависимости мгновенных значений переменной от времени

3. Векторная диаграмма: строится только для гармонического сигнала.

4. Спектральная диаграмма— зависимость амплитуды гармонических сигналов от частоты.

Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы.

Основные параметры детерминированных периодических сигналов:

1. Мгновенное значение— значение переменной в любой момент времени:

2. Максимальное (амплитудное) значение— наибольшее из мгновенных значений:

3. Размах сигнала— разность между максимальным и минимальным значениями сигнала:

4. Действующее значение переменного тока— такой постоянный ток, который за время равное периоду, выделяет сопротивлението же количество тепла, что и переменный ток:

Все приборы показывают действующие значения. Для гармонического сигнала максимальные и действующие значения связаны формулой:

5. Период— наименьший промежуток времени, через который значения переменной повторяются:

6. Циклическая частота— количество колебаний переменной за 1 с:

7. Угловая частота

Примеры периодических сигналов разной формы:

1. Сигнал, не изменяющийся во времени (постоянное напряжение или ток)

2. Гармонический сигнал

Изменяется по закону косинуса или синуса

3. Сигнал треугольной формы

4. Сигнал пилообразной формы

5. Сигнал прямоугольной формы

   1. Биполярный импульс

2. Однополярный импульс

— длительность импульса

Скважность:

(безразмерная величина)

Скважность— отношение периода к длительности импульса.

6. Ток на выходе однополупериодного выпрямителя

7. Ток на выходе двухполупериодного выпрямителя

Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике.

Двухполюсник— участок цепи, который имеет 2 зажима:

Четырёхполюсник— участок цепи, который имеет 2 входных и 2 выходных зажима:

Коэффициент передачи по напряжению— отношение напряжения на выходе к напряжению на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по току — отношение тока на выходе к току на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по мощности— отношение мощности на выходе к мощности на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по напряжению может измеряться в логарифмических единицах:

Сигнал, который поступает в цепь, называется воздействие, а который получается в результате воздействия, называетсяотклик.

заряд — Почему электрические единицы (в частности, электрический ток) считаются базовой единицей?

В значительной степени то, что вы предлагаете, разумно и выполнимо. Точнее, описываемая вами единица заряда

ион электрического заряда, символ $\Xi$, представляет собой количество электрического заряда, при котором два заряда $1\:\Xi$, разделенные расстоянием $1\:\mathrm m$, будут испытывать кулоновскую силу отталкивания $1\:\ Математика N $

довольно разумно, а также удивительно похоже на определение ампера, 9{-7}$ ньютонов на метр длины.

Единственная разница между ними заключается в том, что в первом случае (который на самом деле представляет собой просто версию статкулона MKS) постоянная Кулона была установлена ​​как действительно безразмерная, тогда как в случае ампера СИ мы установили чтобы константа пропорциональности $\mu_0$ имела фиксированное значение, но нетривиальную размерность.

В этом смысле ампер в точности аналогичен счетчику (после 1983 г. ): оба могут быть получены из меньшего набора основных единиц (второй для метра и тройки МКС для ампера) в терминах постоянной природы ($c$ для метра и $\mu_0$ для ампера), которая имеет фиксированное значение, но нетривиальную размерность. Следовательно, это означает, что ампер является такой же «базовой» единицей, как и метр.

---

Этот аргумент, конечно, немного лукавит, потому что, когда ампер был определен, наука была на расстоянии многих десятилетий от получения фиксированного значения скорости света, но у нас была работающая система MKS с измерителем и килограмм определяется в терминах международных прототипов, а второй устанавливается в виде фиксированной доли солнечного дня (до того, как мы поняли, что вращение Земли слишком изменчиво для точной метрологии). Таким образом, в то время тройка стандартов МКС была настолько хороша, насколько это возможно в метрологии, и все они были в значительной степени независимыми, поэтому ваш аргумент в пользу фиксирования размеров электрического заряда был вполне обоснованным — и действительно, он был применен на практике как электростатический стандарт. {1/2}}. \end{выравнивание} Итак, все прекрасно, пока мы не осознаем, что получили единицу заряда $1\:\Psi$, физические размеры которой не совпадают с размерами ксиона, который вы определили в своем вопросе. Это одна из больших проблем с системами СГС электрических единиц: ЕСУ и ЭМУ не согласны — даже по базовой физической размерности электрического заряда.

Во многих отношениях это фундаментальная проблема, потому что это означает, что один из законов силы Кулона или Ампера будет иметь размерную константу, или вам нужно будет установить две параллельные системы с дублирующими единицами измерения для все.

В каком-то смысле решение, принятое SI, не является «ни одним из» вышеизложенных, просто вычеркивая и решая, ради простоты, что мы не собираемся исследовать проблему и что ее просто легче рассмотреть электрические величины имеют собственную физическую размерность. Это сразу же решает проблему симметричным образом, а в качестве плюса позволяет выбирать юниты, которые в основном имеют реальный размер.

Блок электрических цепей с практическими занятиями по электричеству

Бренда Кович

4,4 тыс. подписчиков

Упражнение на мольберте включено

Этот ресурс включает готовое к использованию интерактивное задание, которое учащиеся могут выполнять на любом устройстве. Easel от TPT можно использовать бесплатно!  Подробнее.

Также включено в

1. Статическое и электрическое электричество – практические занятия для 3-го, 4-го и 5-го классов

   Изучение статического и электрического электричества с помощью практических занятий и лабораторных работ. Учащиеся третьего, четвертого и пятого классов исследуют, как различные материалы взаимодействуют с заряженными и незаряженными воздушными шарами. Затем они исследуют цепи, изоляторы, проводники и резисторы. Откройте предварительный просмотр, чтобы рассмотреть туалет поближе

   2

   Продукты

   9,00 $ Цена 9,00 $ 11,50 $ Исходная цена 11,50 $ Сэкономьте 2,50 $

   View Bundle

2. Forms of Energy s — Свет, Звук, Тепло, Электричество

   Четыре полных блока предлагают десятки практических деятельность, станции и научные эксперименты. Дети изучают формы энергии: свет (лучистая), звук (акустическая), тепло (тепловая) и электричество (электрическая). Обзор, оценка и ссылки на видео также включены. Откройте превью, чтобы рассмотреть поближе. лет

   5

   Продукты

   25,00 $ Цена 25,00 $ 32,00 $ Исходная цена 32,00 $ Экономия 7,00 $

   View Bundle

3. NGSS Четвертый Пакет Grade Energy Bundle — Занятия по физике

   Различные задания позволяют учащимся четвертого класса изучить энергетические стандарты NGSS: скорость (4-PS3-1), передача (4-PD3-2), коллизии (4-PS3-3) и связанный STEM (4-PS3-4). Он также включает в себя набор форм энергетических плакатов, флеш-карт и викторин. Бонусный файл предлагает руководство по стимуляции, стандарты и цели 9.0003

   8

   Продукты

   37,50 $ Цена 37,50 $ 47,00 $ Исходная цена 47,00 $ Сэкономить 9,50 $

   Посмотреть комплект

4. NGSS Четвертый Единицы учебной программы для классов – Пакет стандартных научных мероприятий

   24 увлекательных научных модуля охватывают все четвертые классы Науки нового поколения Стандарты (НГСС). Учебные единицы включают практические занятия; лаборатории, станции и эксперименты; вызовы STEM; расследование; и многое другое. Откройте предварительный просмотр, чтобы взглянуть на блоки, основанные на стандартах. Эти блоки были созданы специально для

   26

   Товары

   90,00 $Цена 90,00 $118,00Первоначальная цена 118,00$Сэкономьте 28,00 $

   View Bundle

5. a Единицы учебной программы по естественным наукам для четвертого класса – деятельность, основанная на стандартах

   Увлекательные научные модули охватывают все новые академические стандарты штата Индиана для четвертого класса для Наука. Учебные единицы включают практические занятия; лаборатории, станции и эксперименты; вызовы STEM; расследование; и многое другое. Откройте предварительный просмотр, чтобы взглянуть на устройства. Вы можете использовать их в своем классе или дома

   28

   Продукция

   90,00 $ Цена 90,00 $ 128,00 $ Исходная цена 128,00 $ Сохранить 38,00 $

   View Bundle

6. U tah Учебная программа по естественным наукам для четвертого класса — основанные на стандартах модули

   Поиск различных научных мероприятий и экспериментов, посвященных четвертому классу. комплектация по стандартам Юты? Не смотрите дальше! Этот комплект предлагает поддержку учебных программ для всех стандартов. Дети участвуют в практических лабораториях и станциях, задачах инженерного проектирования, исследовательских проектах и ​​многом другом.Открыть предварительный просмотр

   24

   Продукты

   78,50 $Цена 78,50 $98,50Первоначальная цена 98,50$Сэкономьте 20,00 $ 0003

   Стандарты

   1

   Отзывы

   8

   Вопросы и ответы

   Еще от Бренды Кович

   Обучение электричеству с помощью практических занятий ! В дополнение к построению простых, последовательных и параллельных цепей учащиеся третьего, четвертого или пятого класса изучают электрические изоляторы, проводники и резисторы. Этот научный блок включает в себя планы уроков, лабораторные листы, обзор, оценку, расширения и ссылки на видео.

   Откройте предварительный просмотр, чтобы рассмотреть поближе.

   Сначала, используя вопросы, учащиеся изучают основные концепции электричества. Они могут проводиться в виде лабораторий, станций или центров.

   • Батарейка и лампочка — Работая в парах, учащиеся используют полоску алюминиевой фольги для создания цепи из батарейки и лампочки. После этого класс создает отображение работающих конфигураций и записывает обобщение.
   • Исходная информация — Чтобы углубить свое понимание, учащиеся читают «Об атомах», «О статическом электричестве» и «Об электричестве тока».
   • Простые схемы — Работая в группах от двух до пяти человек, учащиеся строят простые схемы. Затем они изучают концепцию открытых и закрытых цепей.
   • Изоляторы и проводники — Работая в группах от двух до пяти, учащиеся строят разомкнутые цепи для изготовления тестера. Они тестируют 20 предметов, чтобы выяснить, проводят ли они электричество. Наконец, каждая группа делает обобщение о типах материалов, проводящих электричество.
   • Резисторы — Чтобы изучить изоляторы и проводники, учащиеся читают о резисторах, которые ограничивают поток электричества.
   • Последовательные и параллельные схемы — Работая в группах от двух до пяти человек, учащиеся строят последовательные и параллельные схемы. Они обнаруживают, что лампочки в последовательной цепи гаснут, когда одна из них удаляется, а в параллельной остается гореть.

   Во-вторых, при желании выберите один или несколько проектов расширения . Включены идеи использования Snap CircuitsⓇ, работы со схемами онлайн и создания световых табло.

   В-третьих, учащиеся просматривают и проходят тест. Ссылки на видео, карточки и учебное пособие помогают им учиться. Затем они проходят простой тест. Он состоит из вопросов «верно-ложно» о понятиях и сопоставлении словарного запаса с определениями.

   Файлы включают все страницы, которые вам понадобятся для обучения электричеству:

   • Планы уроков
   • Иллюстрированные инструкции к занятиям
   • Лабораторные листы для учащихся
   • 3 информационных листа
   • Flash карты
   • Учебное пособие
   • Оценка
   • Ключи для ответов

   Для научной деятельности вам также понадобятся некоторые материалы.

   • Батарейки (по одной на каждых двух учащихся)
   • Держатели для батареек (по одному на каждых четырех учащихся)
   • Лампочки (одна 1,5-вольтовая лампочка на два студента)
   • Провод (один зачищенный провод на студента)
   • Алюминиевая фольга

   Для изготовления световых табличек вам также потребуются:

   • Карточки
   • Малярная лента
   • Дырокол

   Да, эти действия требуют некоторой подготовки . Но оно того стоит!! Это понравится вашим ученикам третьего, четвертого или пятого класса — и вам тоже!

   • Вовлеченность находится на рекордно высоком уровне, так как дети изучают научные концепции с помощью практических занятий.
   • Когда они делают это сами, студенты действительно понимают свойства электрической энергии.
   • Действия соответствуют вашим стандартам. Например, если вы преподаете NGSS 4-PS3-2, Texas TEKS SCI 4.6.B или 4.