PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2.1 Кинематика
  • 2.2 Динамика
  • 2.3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3.1 МКТ
  • 3. 2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4.2 Электрический ток
  • 4.3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5.2 Волновая оптика
  • 5. 3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5.6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

что это такое, формулы, примеры задач

В этой статье я объясню, что такое работа электрического тока, какие единицы измерения для нее используются и какие важные формулы необходимо знать.

Что такое работа электрического тока?

Давайте рассмотрим обычную батарейку. По сути, батарейка преобразует химическую энергию в электрическую энергию электронов. Если теперь подключить её в электрическую цепь, то электроны могут совершать работу, используя свою электрическую энергию, например, зажигать лампочку.

Если вы хотите узнать, сколько электрической энергии было преобразовано в другой вид энергии, то вам нужно рассчитать работу электрического тока.

Определение понятия «электрическая работа» и её единицы измерения.

Работа электрического тока [A] позволяет определить, сколько электрической энергии было или может быть преобразовано в другие виды энергии.

Когда вы рассчитываете работу электрического тока, вы знаете, сколько электрической энергии было преобразовано в другие формы энергии. А уже какие другие формы энергии могут быть — это зависит от ситуации (несколько примеров в списке ниже):

• Ваш тостер преобразует электрическую энергию в тепловую;
• Когда вы включаете лампочку, электрическая энергия преобразуется в световую;
• Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую.

Единицей измерения работы электрического тока в СИ является Джоуль [Дж], также часто используется в качестве единицы измерения Ватт-секунда [Вт·с]. Один джоуль всегда соответствует одной ватт-секунде. То есть 1 Дж = 1 Вт·с .

Другой важной единицей измерения является киловатт-час [кВт·ч]. Один киловатт-час равен 3 600 000 ватт-секунд или джоулей.

1 кВт·ч = 1 * 10³ Вт·ч = 1 * 10³ * 3600 Вт·с = 3,6 * 10⁶ Вт·с = 3,6 * 10⁶ Дж.

Полезный факт: а вы знали, что именно электрическую работу измеряют электросчётчики установленные в наших домах и квартирах! Электросчётчики измеряют работу электрического тока в кВт·ч.

По какой формуле вычисляется работа электрического тока?

Если вы на каком-либо участке электрической цепи под действием электрического напряжения U привели в движение заряд q, то вы можете рассчитать электрическую работу A как напряжение U, приложенное на концах этого участка цепи, умноженное на электрический заряд q, который прошёл по нему, то есть: A = U * q .

Зная, что электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения: q = I * t. Тогда электрическую работу A [Дж] можно определить как напряжение U [В], умноженное на силу тока I [А] и умноженное на время t [с], то есть: A = U * I * q .

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Чуть ниже в статье мы разберем два практических примера, которые покажут применение данных формул. Однако перед этим мы кратко рассмотрим еще несколько важных формул.

Примечание: Вы обязательно должны запомнить первые две формулы. Следующие ниже формулы менее важны, но могут быть полезны для вас при решении тех или иных задач.

Другие формулы для определения работы электрического тока.

Закон Ома для участка цепи связывает напряжение U и ток I. Это позволяет нам рассчитать электрическую работу A другим способом.

Итак, согласно закона Ома, U = I * R или I = U / R , где R — это электрическое сопротивление.

Тогда вы можете подставить эти формулы в A = U * I * t. В итоге получатся другие формулы для нахождения работы электрического тока:

• A = I² * R * t ;
• A = (U² * t ) / R .

Примеры задач

Пример 1.

У вас есть батарея, подающая постоянное напряжение 12 В и ток 2,3 А. Вы используете эту батарею для освещения лампочки в течение 1 часа. Теперь вы хотите знать, какая работа электрического тока была произведена.

Мы знаем формулу для определения работы электрического тока: A = U * I * q, тогда получаем:

A = 12 В * 2,3 А * 1 ч = 27,6 Вт·ч .

Чтобы дать вам представление о единицах измерения, давайте переведем результат в ватт-секунды и джоули

27,6 Вт·ч = 27,6 * 3600 Вт·с = 99360 Вт·с = 99360 Дж.

Пример 2.

У вас есть батарейка с напряжением 5 В. Эта батарейка совершает электрическую работу в 10*10^-2 Вт·с. Нам нужно рассчитать рассчитать количество электрического заряда q, перемещенного между полюсами батареи.

Мы знаем формулу для определения работы электрического тока: A = U * q, тогда q = A / U. Подставляя значения в формулу получаем:

q = 10*10^-2 Вт·с / 5 В = 0,02 Кл.

Как измерить ток в электронной цепи

Электрический ток измеряется в амперах, но на самом деле в большинстве электронных работ вы будете измерять ток в миллиамперах или мА. Для измерения тока необходимо соединить два вывода амперметра в цепь так, чтобы ток протекал через амперметр. Другими словами, амперметр должен стать частью самой цепи.

Единственный способ измерить ток, протекающий через простую цепь, — это включить в цепь амперметр. Здесь амперметр вставлен в цепь между светодиодом и резистором.

Обратите внимание, что не имеет значения, где в этой цепи вы вставляете амперметр. Вы получите одинаковые показания тока, вставите ли вы амперметр между светодиодом и резистором, между резистором и батареей или между светодиодом и батареей.

Чтобы измерить ток в цепи светодиода, выполните следующие действия:

1. Установите переключатель диапазона мультиметра на диапазон миллиампер постоянного тока не менее 20 мА.

   В этой цепи используется постоянный ток, поэтому необходимо убедиться, что мультиметр настроен на диапазон постоянного тока.

2. Снимите перемычку, соединяющую две клеммные колодки.

   Светодиод должен погаснуть, так как снятие перемычки разорвет цепь.

3. Прикоснитесь черным проводом от мультиметра к проводу светодиода, который подключается к клеммной колодке (не к шине).

4. Прикоснитесь красным проводом мультиметра к выводу резистора, который подключается к клеммной колодке (не к шине).

   Светодиод должен снова загореться, так как амперметр теперь является частью цепи, и ток может течь.

5. Считайте число на дисплее мультиметра.

   Должно быть от 12 до 13 мА. (Точное показание будет зависеть от точного значения сопротивления резистора. Значения резистора неточны, поэтому, даже если вы используете резистор 470 Ом в этой цепи, фактическое сопротивление резистора может быть где-то от 420 до 520 Ом. Ом

6. Поздравьте себя!

   Вы провели первое официальное измерение силы тока.

7. После празднования замените перемычку, снятую на шаге 2.

   Если вы забудете заменить перемычку, вы не сможете успешно провести другие измерения.

В этой схеме есть два места, где вы должны , а не подключать амперметр. Во-первых, не подключайте амперметр напрямую к двум клеммам аккумулятора. Это эффективно закорачивает батарею. Становится очень жарко, очень быстро. Во-вторых, не подключайте один провод амперметра к положительной клемме аккумулятора, а другой напрямую к проводу светодиода. Это обойдет резистор, который, вероятно, перегорит светодиод.

Если вы хотите еще немного поэкспериментировать, попробуйте измерить ток в других местах цепи. Например, снимите защелкивающийся разъем аккумулятора с аккумулятора, а затем снова подсоедините его так, чтобы была подключена только отрицательная клемма аккумулятора. Затем прикоснитесь красным проводом измерительного прибора к положительной клемме аккумулятора, а черным проводом — к выводу резистора, подключенного к полосе шины.

Измеряет ток, вставляя амперметр между резистором и батареей. Вы должны получить то же значение, что и при измерении между светодиодом и резистором.

Вы можете использовать аналогичный метод для измерения тока между светодиодом и отрицательной клеммой аккумулятора. Опять же, результат должен быть таким же.

Эту статью можно найти в категории:

• Схема,

Что такое датчик тока?

Что такое датчик тока? Удобный прибор для измерения тока без отключения цепи

Обзор

Многие люди используют цифровые мультиметры для измерения таких параметров, как ток, напряжение и сопротивление. Однако у этих приборов есть явный недостаток: для измерения тока цифровым мультиметром необходимо отключить электрическую цепь, чтобы прибор можно было соединить последовательно.

Здесь пригодятся токоизмерительные датчики. Поскольку для них не требуется электрическое подключение к измеряемой цепи, токоизмерительные датчики обеспечивают простой и удобный способ обслуживания и устранения неполадок. На этой странице представлено подробное введение в современные пробники.

Что такое датчик тока?

Вместо того, чтобы измерять ток самостоятельно, как цифровой мультиметр, токоизмерительные пробники используются в сочетании с осциллографом. Это дополнительные детали, но некоторые из них могут стоить столько же, сколько и сам осциллограф. Наиболее примечательной характеристикой токоизмерительных пробников является их способность измерять переменный и постоянный ток бесконтактным способом, не требуя отключения электрической цепи.

На практике часто невозможно перерезать провода.

Цифровые мультиметры, обычно используемые для измерения тока, должны быть подключены последовательно с измеряемой цепью, что означает, что цепь должна быть отключена во время измерения. Токовые пробники пригодятся, когда вы не хотите этого делать.

Цифровые мультиметры удобны, когда вы хотите измерить ток, а электрическая цепь открыта, например, в процессе производства электронного устройства. Однако во многих случаях невозможно отключить цепь, чтобы ее можно было измерить, например, при проведении профилактических осмотров электронного оборудования, которое уже работает, или при попытке точно определить место неисправности или отказа.

В таких ситуациях чрезвычайно полезным может быть такой инструмент, как токоизмерительный щуп, который позволяет измерять ток, просто зажимая его вокруг провода.

Механизмы токовых пробников

Как же тогда токовые пробники могут измерять ток без последовательного соединения? Датчики тока используют различные методы для обнаружения магнитного поля, возникающего вокруг измеряемого тока. Эти приборы доступны в различных моделях, включая некоторые, предназначенные для измерения только переменного тока, и другие, которые могут измерять как переменный, так и постоянный ток.

Они могут преобразовывать ток в напряжение и измерять, как течет ток. Существует четыре основных метода измерения тока токоизмерительными пробниками. Метод следует выбирать в зависимости от области применения.

Датчики тока методом CT

Датчики тока сравнительно недороги и не требуют источника питания, но могут измерять только переменный ток.

Датчики тока с элементом Холла

Эти датчики тока могут измерять как постоянный, так и переменный ток на частотах до нескольких килогерц. Линейность элемента Холла и эффекты магнитного сердечника не позволяют им обеспечивать очень высокую степень точности. Кроме того, у них есть недостаток, заключающийся в том, что они плохо подходят для измерений в течение длительных периодов времени, поскольку характеристики элементов Холла включают дрейф, вызванный температурой и течением времени.

Датчики тока с катушкой Роговского

Датчики тока с катушкой Роговского не имеют магнитного сердечника и могут обнаруживать переменный ток без магнитного насыщения. Эти датчики преобразуют напряжение, индуцированное в катушке с воздушным сердечником переменным магнитным полем, которое окружает измеряемый ток. Они имеют низкий импеданс и не имеют тепловыделения, насыщения и гистерезиса, вызванных магнитными потерями.

Датчики переменного тока нулевого потока

Эти устройства улучшают характеристики метода КТ в низкочастотном диапазоне. Они имеют низкую фазовую ошибку, что делает их хорошо подходящими для измерения мощности. Они также имеют широкий диапазон частот. Однако их нельзя использовать для измерения постоянного тока.

Датчики тока с нулевым потоком переменного/постоянного тока (с датчиком Холла)

Эти датчики сочетают в себе метод ТТ с элементом Холла, что позволяет им измерять как постоянный, так и переменный ток.

Датчики тока переменного/постоянного тока с нулевым потоком (феррозондового типа)

Эти датчики сочетают в себе метод ТТ с элементом FG (феррозонд), что позволяет им измерять как постоянный, так и переменный ток.
Поскольку благодаря своему принципу работы феррозонд имеет чрезвычайно малый дрейф смещения в широком диапазоне температур, он может обеспечивать исключительно точные и стабильные измерения, что делает этот тип датчика тока идеальным для сопряжения с высокоточными измерителями мощности для обеспечения бескомпромиссной точности.

Примеры использования токовых пробников

Токовые пробники используются в различных ситуациях. В этом разделе представлено несколько примеров.

Измерение тока в деталях, используемых в автомобильном оборудовании

Токоизмерительные датчики используются для измерения управляющих токов в автомобильных деталях, таких как небольшие двигатели и электромагнитные клапаны. Они отличаются тем, что позволяют наблюдать токи порядка нескольких миллиампер. Существует широкий спектр связанных приложений, включая измерение управляющих токов для переключателей и реле, наблюдение за опережением зажигания двигателя, контроль управляющих токов для электромагнитных клапанов и подтверждение реакции при переключении управления.

Пусковой ток в автомобильном стартере

Оценка токовых характеристик компонентов электронных схем

Токоизмерительные датчики используются для измерения управляющих токов для реле в электронных схемах и при оценочном тестировании токовых характеристик конденсаторов. При тестировании устройств с электронными схемами, чтобы убедиться, что они работают должным образом, важно не упускать из виду формы шумовых сигналов в высокочастотном диапазоне. Кроме того, токоизмерительные датчики можно использовать для измерения формы тока во время испытаний на короткое замыкание, оценки реакции аккумуляторов в электромобилях на резкие изменения нагрузки, а также для измерения формы пускового тока и других приложений.

Форма волны пускового тока при включении электрического устройства

Оценка высокоскоростных переключающих элементов

Датчики тока используются для оценки переключающих элементов, которые предназначены для управления цепями в электронных устройствах, таких как светодиоды и двигатели. Они могут измерять циклы включения/выключения, пульсации сигналов и потери при переключении в полупроводниковых устройствах, работающих на высоких скоростях.

Форма сигнала инвертора при включении

Существует несколько методов измерения токовых пробников; внимательно их просмотрите.

В отличие от цифровых мультиметров, для которых требуется, чтобы электрическая цепь была отключена, чтобы их можно было соединить последовательно, токоизмерительные датчики представляют собой удобные инструменты, с помощью которых можно измерять ток, просто зажимая их вокруг проводов. Поскольку они используются в качестве дополнительных частей для осциллографов, для них требуется осциллограф. И поскольку существует несколько методов их использования для измерения тока, важно тщательно изучить эти методы в свете вашего конкретного измерительного приложения.

Приложения

Связанные продукты

• Текущий зонд CT6711
• Текущий зонд CT6701
• .