Site Loader
Posted on 23.01.1985

Содержание

Напряженность электрического поля — как найти? Правила и примеры

Что такое электрическое поле

Долгое время ученые не могли толком объяснить, как именно заряженные тела взаимодействуют друг с другом, не соприкасаясь. Майкл Фарадей первым выяснил, что между ними есть некое промежуточное звено. Его выводы подтвердил Джеймс Максвелл, который установил, что для воздействия одного такого объекта на другой нужно время, а значит, они взаимодействуют через «посредника».

В современной физике электрическое поле — это некая материя, которая возникает вокруг заряженных тел и обусловливает их взаимодействие. Если речь идет о неподвижных объектах, поле называют электростатическим.

Тела, имеющие одноименные заряды, будут отталкиваться, а разноименные — притягиваться.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Определение напряженности электрического поля

Для исследования электрического поля используются точечные заряды. Давайте выясним, что это такое.

Точечным зарядом называют такой наэлектризованный объект, размерами которого можно пренебречь, поскольку он слишком мал в сравнении с расстоянием, отделяющим этот объект от других заряженных тел.

Теперь поговорим непосредственно о напряженности, которая является одной из главных характеристик электрического поля. Это векторная физическая величина. В отличие от скалярных она имеет не только значение, но и направление.

Для того, чтобы исследовать электрическую напряженность, нужно в поле заряженного тела q1 поместить еще один точечный заряд q

2 (допустим, они оба будут положительными). Со стороны q1 на q2 будет действовать некая сила. Очевидно, что для расчетов нужно иметь в виду как значение данной силы, так и ее направление.

Напряженность электрического поля — это показатель, равный отношению силы, действующей на заряд в электрическом поле, к величине этого заряда.

Напряженность является силовой характеристикой поля. Она говорит о том, как сильно влияние поля в данной точке не только на другой заряд, но также на живые и неживые заряженные объекты.

Важно!

Иногда можно услышать оборот «напряжение электрического поля», но это ошибка — правильно говорить «напряженность».

Единицы измерения и формулы

Из указанного выше определения понятно, как найти напряженность электрического поля в некой точке:

E = F / q, где F — действующая на заряд сила, а q — величина заряда, расположенного в данной точке.

Если нужно выразить силу через напряженность, мы получим следующую формулу:

Направление напряженности электрического поля всегда совпадает с направлением действующей силы. Если взять отрицательный точечный заряд, формулы будут работать аналогично.

Поскольку сила измеряется в ньютонах, а величина заряда — в кулонах, единицей измерения напряженности электрического поля является Н/Кл (ньютон на кулон).

Принцип суперпозиции

Допустим, у нас есть несколько зарядов, которые взаимодействуют. Вокруг каждого существует свое электрическое поле. Тогда существует некая точка или область, в которой одновременно существует электрическое поле нескольких зарядов. Чему равна общая напряженность электрического поля, создаваемого этими зарядами?

Было установлено, что общая сила воздействия на конкретный заряд, расположенный в поле, является суммой сил, действующих на данный заряд со стороны каждого тела. Из этого следует, что и напряженность поля в любой взятой точке можно вычислить, просуммировав векторно напряженности, создаваемые каждым зарядом в отдельности в той же точке. Это и есть принцип суперпозиции.

Это правило корректно для любых полей, за некоторыми исключениями. Принцип суперпозиции не соблюдается в следующих случаях:

Но задачи с такими данными выходят за пределы школьного курса физики.

Учёба без слёз (бесплатный гайд для родителей)

Пошаговый гайд от Екатерины Мурашовой о том, как перестать делать уроки за ребёнка и выстроить здоровые отношения с учёбой.

Напряженность поля точечного заряда

У электрического поля, создаваемого точечным зарядом, есть одна особенность — ввиду малой величины самого заряда оно очень слабо влияет на другие наэлектризованные тела. Именно поэтому такие «точки» используют для исследований.

Но прежде чем рассказать, от чего зависит напряженность электрического поля точечного заряда, рассмотрим подробнее, как взаимодействуют эти заряды.

Закон Кулона

Предположим, в вакууме есть два точечных заряда, которые статично расположены на некотором расстоянии друг от друга. В зависимости от одноименности или разноименности они могут притягиваться либо отталкиваться. В любом случае на них действуют силы, направленные вдоль соединяющей их прямой.

Закон Кулона

Модули сил, действующих на точечные заряды в вакууме, пропорциональны произведению данных зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.

Силу электрического поля в конкретной точке можно найти по формуле: где q1 и q2 — модули точечных зарядов, r — расстояние между ними.

В формуле участвует коэффициент пропорциональности k, который был определен опытным путем и представляет собой постоянную величину. Он обозначает, с какой силой взаимодействуют два тела с зарядом 1 Кл, расположенные на расстоянии 1 м.

Важно!

Сила взаимодействия двух точечных зарядов остается прежней при появлении сколь угодно большого количества других зарядов в данном поле.

Учитывая все вышесказанное, напряжение электрического поля точечного заряда в некой точке, удаленной от заряда на расстояние r, можно вычислить по формуле:

Итак, мы выяснили, что называется напряженностью электрического поля и от чего зависит эта величина. Теперь посмотрим, как она изображается графическим способом.

Онлайн-подготовка к ОГЭ по физике поможет снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

Линии напряженности

Электрическое поле нельзя увидеть невооруженным глазом, но можно изобразить с помощью линий напряженности. Графически это будут непрерывные прямые, которые связывают заряженные объекты. Условная точка начала такой прямой — на положительном заряде, а конечная точка — на отрицательном.

Линии напряженности — это прямые, которые совпадают с силовыми линиями в системе из положительного и отрицательного зарядов. Касательные к ним в каждой точке электрического поля имеют то же направление, что и напряженность этого поля.

При графическом изображении силовых линий можно передать не только направление, но и величину напряженности электрического поля (разумеется, условно). В местах, где модуль напряженности выше, принято делать более густой рисунок линий.

Есть и случаи, когда густота линий не меняется — это бывает при изображении однородного поля.

Однородное электрическое поле создается разноименными зарядами с одинаковым модулем, расположенными на двух металлических пластинах. Линии напряженности между этими зарядами представляют собой параллельные прямые всюду, за исключением краев пластин и пространства за ними.

Работа электрического тока | 8 класс

Содержание

    На прошлых уроках мы уже упоминали о том, что электрическое поле обладает некоторой энергией. Значит, оно способно совершить какую-то работу. Эту работу называют работой электрического тока.

    А теперь вспомним уже известное нам определение механической работы. Она определяется силой, действующей на тело, и расстоянием, на которое это тело перемещается: $A = Fs$.

    Если мы перенесем эти знания на электрические явления, то сможем сказать, что работа тока — это работа электрических сил, которые перемещают заряженные частицы в проводнике. Но если мы будем использовать формулу $A = Fs$ для каждой частицы, то последующие расчеты будут невероятно сложными. Ведь тогда нам нужно будет знать и точное количество заряженных частиц, и точное расстояние, которое они прошли под действием сил электрического поля.

    Мы пойдем другим путем. Он будет гораздо проще и понятнее. На данном уроке мы дадим определение работы электрического тока через другие электрические величины (силу тока, напряжение, электрический заряд). Также мы научимся рассчитывать работу электрического тока, используя полученные знания.

    Работа электрического тока и напряжение

    Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?

    Вспомним определение этой величины. Мы говорили, что напряжение на концах проводника (участка цепи) равно работе, которая совершается при прохождении по этому проводнику заряда, равному $1 \space Кл$: $U = \frac{A}{q}$.

    Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?

    Используя формулу электрического напряжения, выразим работу электрического тока.

    $A = Uq$.
    Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему.

    {"questions":[{"content":"Работа электрического тока на определенном участке цепи может быть рассчитана по формуле:[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["$A = Uq$","$A = \\frac{U}{q}$","$A = UQ$","$A = UI$"],"answer":[0]}}}]}

    Работа электрического тока и сила тока

    Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?

    Мы уже установили, что работу электрического тока можно рассчитать по формуле: $A = Uq$.

    А чему равен электрический заряд $q$? Вспомним определение силы тока: $I = \frac{q}{t}$. Выразим отсюда электрический заряд: $q = It$.

    Подставим полученное выражение в формулу для расчета работы электрического тока:
    $A = Uq$,
    $A = UIt$.

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

    {"questions":[{"content":"Если известна работа и сила тока на участке цепи, а также время, в течение которого была совершена эта работа, то напряжение на концах такого участка цепи можно рассчитать по формуле[[choice-5]]","widgets":{"choice-5":{"type":"choice","options":["$U = \\frac{A}{It}$","$U = IR$","$U = AIt$","$U = \\frac{It}{A}$"],"explanations":["","Это закон Ома для участка цепи. Нам неизвестно сопротивление, поэтому эту формулу мы использовать не сможем.","",""],"answer":[0]}}}]}

    Единицы измерения работы тока

    Вы уже знаете, что работа измеряется в джоулях ($Дж$).

    Посмотрим, как эта единица измерения согласуется с другими. Напряжение у нас измеряется в вольтах ($В$), сила тока — в амперах ($А$), а время — в секундах ($с$). Тогда (из формулы $A = UIt$) мы можем записать следующее.

    $1 \space джоуль = 1 \space вольт \cdot 1 \space ампер \cdot q \space секунда$,
    $1 \space Дж = 1 \space В \cdot А \cdot с$.

    Также на практике работу тока часто измеряют во внесистемных единицах. О них вы узнаете на отдельном уроке.

    {"questions":[{"content":"Если мы умножим друг на друга $1 \\space А$, $1 \\space с$ и $1 \\space В$, то получим[[choice-10]]","widgets":{"choice-10":{"type":"choice","options":["$1 \\space Дж$","$1 \\space Н$","$1 \\space Па$","$1 \\space Ом$"],"answer":[0]}}}]}

    Измерение работы тока на практике

    Какими приборами измеряют работу электрического тока? 

    Получается, чтобы измерить работу электрического тока, необходимо использовать сразу три прибора: вольтметр, амперметр и секундомер.

    Но существуют и другие специальные приборы — счетчики (рисунок 1).

    Рисунок 1. Счетчик электроэнергии

    В устройстве счетчика как бы соединены между собой три вышеназванных прибора. Такие счетчики установлены в каждой квартире или в непосредственной близости от нее (например, на лестничных клетках в многоквартирных домах).

    {"questions":[{"content":"Какие приборы понадобятся, чтобы измерить работу электрического тока?[[choice-14]]","widgets":{"choice-14":{"type":"choice","options":["вольтметр","амперметр","часы","манометр","гальванометр"],"answer":[0,1,2]}}}]}

    Пример задачи

    Рассмотрим пример задачи на расчет работы электрического тока.

    Какую работу совершает электрический двигатель за $1 \space ч$, если сила тока в цепи электродвигателя равна $5 \space А$, а напряжение на его клеммах — $220 \space В$? КПД двигателя составляет $80 \%$.

    Запишем условие задачи и решим ее. Не забывайте переводить единицы измерения в СИ (часы в секунды).

    Дано:
    $t = 1 \space ч$
    $I = 5 \space А$
    $U = 220 \space В$
    $\eta = 80 \%$

    СИ:
    $t = 3600 \space с$

    $A_1 — ?$

    Решение:

    Полная работа электрического тока в электродвигателе будет рассчитываться по формуле $A = UIt$.
    $A = 220 \space В \cdot 5 \space А \cdot 3600 \space с = 3 \space 960 \space 000 \space Дж$. 6 \space Дж \approx 3.2 \space МДж$.

    Обратите внимание, что если в условии задачи говорится о работе какого-то электрического устройства, то речь идет о полезной работе электрического тока. Полезную работу электрического тока мы можем рассчитать, используя формулу для КПД, а полную — с помощью формул: $A = Uq$ и $A = UIt$.

    Ответ: $A_1 \approx 3.2 \space МДж$.

    Упражнения

    Упражнение №1

    Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за $30 \space мин$, если сила тока в цепи равна $0.5 \space А$, а напряжение на клеммах двигателя — $12 \space В$?

    Дано:
    $t = 30 \space мин$
    $I = 0.5 \space А$
    $U = 12 \space В$

    СИ:
    $t = 1800 \space с$

    $A — ?$

    Показать решение и ответ

    Скрыть

    Решение:

    Для расчета полной работы электрического тока используем формулу: $A = UIt$.

    $A = 12 \space В \cdot 0.5 \space А \cdot 1800 \space с = 10 \space 800 \space Дж = 10. 2 \cdot 300 \space с}{14 \space Ом} = \frac{3 \space 675 \space В \cdot А \cdot с}{14} = 262.5 \space Дж$.

    Ответ: $A = 262.5 \space Дж$.

    Упражнение №3

    Два проводника, сопротивлением по $5 \space Ом$ каждый, соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение, равное $4.5 \space В$. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?

    Дано:
    $R_1 = R_2 = 5 \space Ом$
    $U = 4.5 \space В$
    $t_1 = t_2 = t$

    $\frac{A_2}{A_1} — ?$

    Показать решение и ответ

    Скрыть

    Решение:

    Работа электрического тока рассчитывается по формуле: $A = UIt$. Напряжение и время у нас одинаковые в обоих случаях, а вот сила тока будет разной.

    Запишем формулы для обоих случаев:
    $A_1 = UI_1t$,
    $A_2 = UI_2t$.

    Как мы будем сравнивать эти значения? Разделим одно на другое:
    $\frac{A_2}{A_1} = \frac{UI_2t}{UI_1t} = \frac{I_2}{I_1}$.

    Получается, что нам нужно сравнить силы тока при последовательном и параллельном подключении проводников.

    Найдем силу тока при последовательном соединении проводников.
    Общее сопротивление при последовательном соединении:
    $R = R_1 + R_2$,
    $R = 5 \space Ом + 5 \space Ом = 10 \space Ом$.

    Используем закон Ома, чтобы найти силу тока в такой цепи:
    $I_1 = \frac{U}{R}$,
    $I_1 = \frac{4.5 \space В}{10 \space Ом} = 0.45 \space А$.

    Теперь найдем силу тока при параллельном соединении проводников.
    Определим силу тока в одном из проводников, используя закон Ома:
    $I_{11} = \frac{U}{R_1}$,
    $I_{11} = \frac{4.5 \space В}{5 \space Ом} = 0.9 \space А$.

    Так как проводники имеют одинаковые сопротивления, то и сила тока в каждом будет одинакова. Тогда сила тока до разветвления будет равна:
    $I_2 = 2I_{11}$,
    $I_2 = 2 \cdot 0.9 \space А = 1.8 \space А$.

    Сравним полученные значения:
    $\frac{A_2}{A_1} = \frac{I_2}{I_1} = \frac{1. 8 \space А}{0.45 \space А} = 4$.

    Получается, что полная работа электрического тока при параллельном соединении проводников в 4 раза больше, чем работа тока при последовательном соединении этих же проводников.

    Ответ: работа тока при параллельном соединении проводников в 4 раза больше, чем работа тока при последовательном соединении проводников.

    Работа и мощность постоянного тока. 10 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

    Комментарии преподавателя

    Как вычислить работу электрического тока? Мы уже знаем, что напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда в 1 Кл. При прохождении по этому же участку электрического заряда, равного не 1 Кл, а, например, 5 Кл, совершённая работа будет в 5 раз больше. Таким образом,

    чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему:

    A = Uq,

    где А — работа, U — напряжение, q — электрический заряд. Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения:

    q = It.

    Используя это соотношение, получим формулу работы электрического тока, которой удобно пользоваться при расчётах:

    А = UIt.

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

    Работу измеряют в джоулях, напряжение — в вольтах, силу тока — в амперах и время — в секундах, поэтому можно написать:

    1 джоуль = 1 вольт х 1 ампер х 1 секунду,

    или

    1 Дж = 1 В • А • с.

    Выходит, что для измерения работы электрического тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы. На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами —

    счётчиками. В устройстве счётчика как бы сочетаются три названных выше прибора. Счётчики электроэнергии сейчас можно видеть почти в каждой квартире.

    Пример. Какую работу совершает электродвигатель за 1 ч, если сила тока в цепи электродвигателя 5 А, напряжение на его клеммах 220 В? КПД двигателя 80% .

    Запишем условие задачи и решим её.

    Мы знаем, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени. Следовательно, чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время:

    P = A / t.

    где Р — мощность тока (механическую мощность мы обозначали буквой N).

    Работа электрического тока равна произведению напряжения на силу тока и на время: А = UIt, следовательно,

    P = A / t = UIt / t = UI.

    Таким образом, мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока, или

    P = UI.

    Из этой формулы можно определить, что

    U = P / I, I = P / U

    За единицу мощности, как известно, принят ватт; 1 Вт — 1 Дж / с. Из формулы Р = UI следует, что 1 ватт = 1 вольт х 1 ампер, или 1 Вт = 1 В • А.

    Используют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).

    1 гВт = 100 Вт;

    1 кВт = 1000 Вт;
    1 МВт = 1 000 000 Вт.

    Измерить мощность электрического тока можно с помощью вольтметра и амперметра. Чтобы вычислить искомую мощность, необходимо напряжение умножить на силу тока. Значение силы тока и напряжение определяют по показаниям приборов.

    Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи.

    Домашняя работа.

    Задание 1. Ответь на вопросы.

    1. Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
    2. Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
    3. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
    4. Какими приборами измеряют работу электрического тока?
    5. Что называют мощностью?
    6. Как рассчитать мощность?
    7. Как выражается мощность электрического тока через напряжение и силу тока?
    8. Что принимают за единицу мощности?
    9. Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?
    10. Какие единицы мощности используют в практике?

    Задание 2. Реши задачи.

    1. Сколько времени потребуется электрическому току, чтобы при напряжении 100 В и силе тока 0,2 А совершить в цепи работу 400 Дж?
    2. Определите напряжение на участке цепи, в котором за 0,5 мин совершается работа, равная 60 Дж, при силе тока 0,1 А.
    3. Определите мощность тока в электролампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если сила тока в ней равна 0,8 А.
       

    К занятию прикреплен файл  « Это интересно! Собираем элементарно электрический мотор дома.». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

    Использованные источники: 

    • http://interneturok.ru/ru/school/physics/10-klass/
    • http://www.youtube.com/watch?v=tEf2FTJxwy0
    • http://www.youtube.com/watch?v=g_IHNcpVr-U
    • http://www.youtube.com/watch?v=DbgY5fUj5EE
       

    Сила тока. Измерение силы тока. Электрическое напряжение. Измерение напряжения.

    Заглавная страница
    Избранные статьи
    Случайная статья
    Познавательные статьи
    Новые добавления
    Обратная связь

    КАТЕГОРИИ:

    Археология
    Биология
    Генетика
    География
    Информатика
    История
    Логика
    Маркетинг
    Математика
    Менеджмент
    Механика
    Педагогика
    Религия
    Социология
    Технологии
    Физика
    Философия
    Финансы
    Химия
    Экология

    ТОП 10 на сайте

    Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

    Техника нижней прямой подачи мяча.

    Франко-прусская война (причины и последствия)

    Организация работы процедурного кабинета

    Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

    Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

    Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

    Образцы текста публицистического стиля

    Четыре типа изменения баланса

    Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву



    Мы поможем в написании ваших работ!

    ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

    Влияние общества на человека

    Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

    Практические работы по географии для 6 класса

    Организация работы процедурного кабинета

    Изменения в неживой природе осенью

    Уборка процедурного кабинета

    Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

    Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

    ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

    Электрический ток в цепи представляет собой направленное движение электрических зарядов.

    Для характеристики электрического тока вводится особая физическая величина – сила тока. В создании электрического тока в проводнике участвуют электроны. Сколько их? И как быстро они движутся? Когда свободно заряженная частица – электрон в металле или ион в растворе кислот, солей или щелочей – движется по электрической цепи, то вместе с этой частицей происходит перемещение заряда. Чем большее количество частиц переместится от одного полюса источника тока к другому или от одного конца участка цепи к другому, тем больше общий заряд, перенесенный частицами. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи.

    Измерим количество электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за 1 секунду. Если в одном случае за 1 с через поперечное сечение прошло больше частиц, чем во втором, то и сила тока в первом случае больше.

    Силой тока называется скалярная величина, равная отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения.

    Теперь запишем кратко формулу:

    I=q/t (и равно кью деленное на тэ)


    Где q –заряд, t – время прохождения тока, I – сила тока.

    В Международной системе единиц (СИ) за единицу силы тока принят 1 ампер (А). Свое название эта единица измерения силы тока получила в честь французского физика Андре Мари Ампера, одного из основоположников теории электрических явлений.

    На практике пользуются величинами силы тока,

    Которые больше ампера:

    1 кА=1000А(один кило ампер равен тысяче ампер)

    1 МА=1000000А (один мега ампер равен одному миллиону ампер)

    И меньше ампера:

    1 мА=0,001 А (один миллиампер равен одной тысячной ампера) 1мкА=0,000001 А(один микроампер равен одной миллионной ампера).

    1А=1Кл/1с

    При силе тока в 1Ампер по цепи проходит в 1 секунду через поперечное сечение заряд 1 Кулон. Единица измерения заряда носит имя еще одного французского физика Шарля Кулона, который установил закон взаимодействия электрических зарядов

    А как на опыте различать, в каком случае по цепи течет ток большей силы?

    Если сила тока больше, то больше частиц пройдет по цепи в жидком проводнике и больше вещества выделится на катоде. Если сила тока больше, то лампочка будет светить ярче. Значит, при большей силе тока действия тока будут сильнее выражены. Это не трудно проверить на опыте.

    Для измерения силы тока используют прибор, называемый амперметром.

    Его изображают на схемах так, как показано на рисунке.

     

    Как у всякого прибора, у амперметра есть шкала и стрелка, позволяющая производить отсчет показания.

    Как же пользоваться этим прибором? Нужно включить его в цепь так, чтобы он учел весь ток в цепи. А это значит, что амперметр нужно включить последовательнос тем элементом цепи, в котором сила тока измеряется.

    Проведем опыт. Присоединим к источнику постоянного тока, лампочку (3В), последовательно амперметр лабораторный (до 3 А), соблюдая полярность.

    (клемму с + соединяем со стороны + на источнике) и выключатель. Включаем выключатель. Лампочка загорается и светит нормальным светом, а амперметр показывает какую-то часть ампера (0,4 А). Делаем вывод: амперметр, включенный последовательно с потребителем, измеряет силу тока, протекающего через этот потребитель.

    Устройство амперметра таково, что его стрелка может поворачиваться только в одну сторону (обычно: по часовой стрелке), поэтому соблюдать полярность нужно обязательно!

    Электрическое поле совершает работу по перемещению заряженной частицы из одной точки поля в другую (назначение источника тока). Мы знаем, что величина работы зависит от величины силы и величины перемещения, которое совершает тело под действием силы.

    A=F∙s, (а равно эф умножить на эс)

    где А – работа, F – сила, S- перемещение

    Физическая величина, характеризующая работу, которую совершает электрическое поле источника при переносе по цепи (между двумя точками) электрического заряда в 1 Кл, называется напряжением.

    Допустим, что электрическое поле совершило работу А Дж и по цепи был перенесен заряд q Кл. Тогда напряжение равно отношению работы поля к величине перенесенного по цепи заряда:

    U=A/q , (у равно а деленое на кью) где U – напряжение,

    A- работа, q — заряд

    За единицу напряжения в системе СИ принят 1 Вольт (названный в честь итальянского ученого Алесандро Вольта).

     

    1 вольт – это напряжение между двумя точками, при котором поле совершает работу в 1 джоуль при перемещении между точками заряда в 1 кулон.

    Проведем опыты.

    Опыт 1. Соберем электрическую цепь из источника тока (4,5В), лампочки карманного фонарика ( на 3В), демонстрационного амперметра (на 3А), выключателя. При замыкании ключа лампочка карманного фонарика горит полным накалом, но дает мало света и тепла. Амперметр показывает 0,5А.

    Опыт 2. Соберем электрическую цепь из лампочки (на 220В), демонстрационного амперметра, выключателя и провода с вилкой, позволяющей включить в розетку с 220В (соблюдаем технику безопасности: нигде не должно быть оголенных проводов и контактов). При замыкании ключа лампочка горит полным накалом, но дает много больше света и тепла. А вот демонстрационный амперметр показывает 0,5А. Делаем вывод: в обоих опытах сила тока одинакова (0,5А).

    Задаем вопрос: «А почему во втором опыте лампочка дает больше света и тепла при одинаковых силах тока?» Сразу можем ответить, что причина не в величине силы тока. Тогда в чем?

    А в том, что в наших цепях использованы разные источники тока (разного напряжения!)

    Они создают разные электрические поля. В первом случае (при 4,5В) поле слабое, а во втором случае (220В) – поле много сильнее.

    Делаем вывод: в первой лампочке выделяется меньше света и тепла, чем во второй. Значит, от источника зависит, сколько энергии в виде света и тепла выделяется в цепи, подключенной к этому источнику.

    Для измерения напряжения используют вольтметр.

    Так как измерение напряжения проводится между «началом» и «концом» цепи ( между двумя точками), то вольтметр подключается параллельно к этой цепи.

    Клеммы вольтметра то же должны подключаться: «+» со стороны положительного полюса источника. Минус со стороны отрицательного полюса. Вольтметр на схеме обозначается кружочком, в котором написано «V».

    Оптическая сила линзы.

    В быту говорят, что сильнее та линза, которая сильнее изменяет ход лучей.

    Линзы с более выпуклыми поверхностями преломляют лучи сильнее, чем линзы с меньшей кривизной.

    Как же характеризовать более «сильную» линзу?

    Введем величину, обратную главному фокусному расстоянию линзы и назовем ее – оптическая сила линзы.

    Оптическая сила линзы обозначается D, рассчитывается по формуле :

    D = 1/F

    Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр).

    1 дптр – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

    Чем больше оптическая сила линзы, тем сильнее собирает или рассеивает линза падающий на нее параллельный пучок лучей.

    Оптическая сила собирающей линзы будет числом положительным, а оптическая сила рассеивающей линзы – числом отрицательным.

    Проведем опыт (5). На столе расположим линзу и экран таким образом, чтобы они находились на одной прямой с дальним окном в кабинете. Расположим линзу около экрана и начнем отодвигать линзу в сторону окна. Будем перемещать до тех пор, пока на экране не получится четкое изображение окна.

    Сделаем вывод: расстояние от линзы до экрана практически равно главному фокусному расстоянию линзы.

    Измерим это расстояние

    Значит, фокусное расстояние F=0,1м и оптическая сила линзы D =1:0,1м =10 дптр.

    Билет №12

    ⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒



    Читайте также:

    

    Техника нижней прямой подачи мяча

    Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

    Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

    Общеразвивающие упражнения без предметов

    

    Последнее изменение этой страницы: 2016-08-06; просмотров: 622; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

    infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.009 с.)

    50. Работа электрического тока — Стоматология в Химках

    Физика работа электрического тока

    Как вычислить работу электрического тока? Мы уже знаем, что напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда в 1 Кл. При прохождезаряда, равного не 1 Кл, а, например, 5 Кл, совершённая работа будет в 5 раз больше. Таким образом, Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи у множить на электрический заряд (количество электричества), прошедший по нему:

    Где А — работа, U — напряжение, q — электрический заряд. Электрический заряд, прошедший по участку цепи, можно определить, измерив силу тока и время его прохождения:

    Используя это соотношение, получим формулу работы электрического тока, которой удобно пользоваться при расчётах:

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

    Работу измеряют в Джоулях, напряжение — в Вольтах, силу тока — в Амперах и время — в секундах, поэтому можно написать:

    1 джоуль = 1 вольт х 1 ампер х 1 секунду,
    Или 1 Дж = 1 В • А • с.

    Выходит, что для измерения работы электрического тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы. На практике работу электрического тока измеряют специальными приборами — счётчиками. В устройстве счётчика как бы сочетаются три названных выше прибора. Счётчики электроэнергии сейчас можно видеть почти в каждой квартире.

    П р и м е р. Какую работу совершает электродвигатель за 1 ч, если сила тока в цепи электродвигателя 5 А, напряжение на его клеммах 220 В? КПД двигателя 80% .

    Запишем условие задачи и решим её.

    Вопросы

    1. Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
    2. Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
    3. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
    4. Какими приборами измеряют работу электрического тока?

    Упражнение 34

    1. Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за 30 мин, если сила тока в цепи 0,5 А, а напряжение на клеммах двигателя 12 В?

    2. Напряжение на спирали лампочки от карманного фонаря равно 3,5 В, сопротивление спирали 14 Ом. Какую работу совершает ток в лампочке за 5 мин?

    3. Два проводника, сопротивлением по 5 Ом каждый, соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение 4,5 В. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?

    Вопросы

    1. Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
    2. Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
    3. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
    4. Какими приборами измеряют работу электрического тока?

    1. Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за 30 мин, если сила тока в цепи 0,5 А, а напряжение на клеммах двигателя 12 В?

    2. Напряжение на спирали лампочки от карманного фонаря равно 3,5 В, сопротивление спирали 14 Ом. Какую работу совершает ток в лампочке за 5 мин?

    3. Два проводника, сопротивлением по 5 Ом каждый, соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение 4,5 В. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?

    Где А работа, U напряжение, q электрический заряд.

    U9086.mass. hc. ru

    18.11.2017 13:28:49

    2017-11-18 13:28:49

    Источники:

    Http://u9086.mass. hc. ru/%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0_8_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81_%D0%9F%D0%B5%D1%80%D1%8B%D1%88%D0%BA%D0%B8%D0%BD/50.html

    Работа электрического тока | Формулы и расчеты онлайн. » /> » /> .keyword { color: red; }

    Физика работа электрического тока

    Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.

    Если:
    W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
    U — напряжение (В),
    I — сила тока (A),
    R — сопротивление цепи (Ом),
    T — время протекания тока (c),
    Q — переносимый током заряд,
    То, работа электрического тока:

    Работа электрического тока через напряжение и ток

    Или используя закон ома:

    Работа электрического тока через напряжение и сопротивление

    Работа электрического тока через ток и сопротивление

    Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.

    Если:
    W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
    U — напряжение (В),
    I — сила тока (A),
    R — сопротивление цепи (Ом),
    T — время протекания тока (c),
    Q — переносимый током заряд,
    То, работа электрического тока:

    Работа электрического тока через напряжение и ток

    Или используя закон ома:

    Электрическую энергию можно получать из других видов энергии и преобразовывать в другие виды энергии. Для нее справедлив закон сохранения энергии. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля, а при переносе заряда совершается работа.

    Если:
    W — работа электрического тока (Дж = Вт·с),
    U — напряжение (В),
    I — сила тока (A),
    R — сопротивление цепи (Ом),
    T — время протекания тока (c),
    Q — переносимый током заряд,
    То, работа электрического тока:

    Работа электрического тока через напряжение и ток.

    Www. fxyz. ru

    27.08.2018 0:26:01

    2018-08-27 00:26:01

    Источники:

    Https://www. fxyz. ru/%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BE_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B5/%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE/%D1%86%D0%B5%D0%BF%D0%B8_%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0/%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0_%D0%B8_%D0%BC%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0/%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0/

    Физика Работа и мощность электрического тока. Работа тока » /> » /> .keyword { color: red; }

    Физика работа электрического тока

    Электрический ток получил широкое применение потому, что он несет с собой электрическую энергию, которую можно преобразовать в работу или во внутреннюю энергию.
    При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу. Эту работу принято называть работой тока.
    Если за промежуток времени t через поперечное сечение произвольного участка проводника проходит заряд q, то электрическое поле совершает работу. Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, пошедший по нему. Т. е. A= q*U (а равно кью умножить на у), где U – напряжение на концах проводника, а q – величина прошедшего заряда, А – работа. Так как сила тока определяется
    I = q/t(и равно кью деленое на тэ), то заряд можно выразить q = I∙t, тогда работа будет
    A = I∙U∙t(а равно и у тэ)
    Работа электрического тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течение которого совершалась работа.
    Работа измеряется в джоулях, сила тока – в амперах, напряжение в вольтах, время – в секундах.
    Проведем опыт 1. Соберем цепь, состоящую из источника (4,5 В), лампочки (на 3 В), амперметра, включенного последовательно с лампочкой, вольтметра, включенного параллельно лампочке и выключателя. Кроме того, мы будем измерять время по секундомеру. Включим цепь и произведем замеры во время прохождения тока в течение 5 минут (300 с).
    Получили:
    I=0,25A ; U= 3B ; t = 300c
    Вычислим работу: Работа электрического тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течение которого совершалась работа: 0,25А∙3В∙300с=225 Дж
    В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Мощность тока. Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель) рассчитан на потребление определенного количества энергии за какой-то промежуток времени. Поэтому наряду с работой тока, важное значение имеет понятие мощность тока. Мощностью электрического тока называется отношение работы за время к этому интервалу времени: P = A/t Или заменив работу по ранее полученной формуле, будем иметь: P = I*U*t/t = I*U, т. е. получаем новое выражение для мощности тока: Мощность тока равна произведению силы тока на напряжение: P = I*U
    За единицу мощности принят ватт, 1 Вт=1дж:с
    Используют единицы мощности, которые кратны ватту:
    1(гектоватт) гВт=100 Вт,
    1(киловатт) кВт=1000 Вт,
    1(мегаватт) МВт=1000 000 Вт
    Проведем опыт 2. Соберем такую же цепь, как в опыте 1 и практически повторим его. Мы получим (как и ранее) 225 Дж работы за 300с. Найдем мощность электрического тока: разделим 225 Дж на 300 с и получим 0,75 Вт
    Мощность электрического тока измеряется с помощью амперметра и вольтметра.
    Но существуют и специальные приборы, которые измеряют мощность электрического тока — ваттметры.

    Включим цепь и произведем замеры во время прохождения тока в течение 5 минут 300 с.

    Iu. ru

    04.06.2019 11:23:14

    2019-06-04 11:23:14

    Источники:

    Https://iu. ru/video-lessons/a39995fb-e469-4513-bef8-6c786ec0f684

    Чему равна максимальная сила тока. «Сила тока.

    Напряжение

    Прежде чем говорить о силе тока, необходимо, в общих чертах, представить себе, что же это такое — электрический ток?

    Согласно классическим определениям — это направленное движение заряженных частиц (электронов) в проводнике. Для того, чтобы произошло его возникновение, необходимо предварительное создание электрического поля, которое и приведет в движение заряженные частицы.

    Возникновение силы тока

    Все материальные вещества состоят из молекул, те делятся на атомы. Атомы также делятся на составляющие: ядра и электроны. В период возникновения химической реакции, происходит переход электронов из одних атомов в другие. Причина здесь в том, что у одних атомов недостаток электронов, у других — их избыточное количество. В- этом, в первую очередь, и заключается понятие «разноименные заряды». В случае контакта таких веществ происходит перемещение электронов, которое, фактически, и является электрическим током. Течение тока будет продолжаться до тех пор, пока заряды двух веществ не выровняются.

    Еще в давние времена люди заметили, что янтарь, который потерли о шерсть, становится способным притягивать к себе различные легкие предметы. Далее выяснилось, что и другие вещества обладают такими же свойствами. Их стали называть наэлектризованными, от греческого слова «электрон», означающее янтарь.

    Сила действия электричества может быть сильная или слабая. Зависит от величины заряда, протекающего по электрической цепи за определенный промежуток времени. Чем больше электронов перемещено от полюса к полюсу, тем выше значение заряда, перенесенного электронами. Общее количество заряда называют еще количеством электричества, проходящим через проводник.

    Впервые определение силы тока дал Андре-Мари Ампер (1775-1836) — французский ученый, физик и математик. Его определение легло в основу понятия силы тока, которым мы пользуемся в настоящее время.

    Единица измерения

    Сила тока — это величина, равная отношению количества заряда, проходящего через поперечное сечение проводника, к времени его прохождения. Проходящий через проводник заряд, измеряется в кулонах (Кл), время прохождения — в секундах (с). Для единицы силы тока получается значение (Кл/с). В честь французского ученого эта единица была названа (А) и в настоящее время является основной единицей измерения силы тока.

    Для измерения силы тока применяют специальный измерительный прибор . Он включается непосредственно в разрыве цепи в том месте, где необходимо измерить силу. Приборы, с помощью которых измеряют малые токи — называются миллиамперметр или микроамперметр.

    Виды проводников

    Вещества, в которых заряженные частицы (электроны) свободно перемещаются между собой, называются проводниками. К ним относятся практически все металлы, растворы кислот и солей. В других веществах электроны крайне слабо перемещаются между собой или вообще не перемещаются. Эта группа веществ называется диэлектриками или изоляторами. К ним можно отнести эбонит, янтарь, кварц, газы без измененного состояния. В настоящее время существует большое количество искусственных материалов, выступающих в качестве изоляторов и широко применяемых в электротехнике.

    Сила тока

    Характеристикой тока в цепи служит величина, называемая силой тока (I ). Сила тока – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда q , прошедшeгo через пoперeчное сечение проводника за промежуток времени t , к этому промежутку времени: I = q/t . Единица измерения силы тока – 1 ампер (1 А).

    Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, в частности на взаимодействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них противоположное.

    За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2*10 -7 Н . Эта единица и называется ампером (1 А).

    Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1А * 1с.

    Амперметр

    Прибор, с помощью которого измеряют силу тока в цепи, называется амперметром . Его работа основана на магнитном действии тока. Основные части амперметра магнит и катушка . При прохождении по катушке электрического тока она в результате взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем сильнее она взаимодействует с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить, и потому он имеет малое внутреннее сопротивление, которое практически не влияет на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.

    У клемм амперметра стоят знаки «+» и «-» , при включении амперметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному пoлюсу источника тока, а клемма со знаком «-» к отрицательному пoлюсу истoчникa тока.

    Напряжение

    Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Характеристикой источника тока служит величина, называемая напряжением . Чем оно больше, тем сильнее созданное им поле. Напряжение характеризует работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда.

    Напряжение (U ) — это физическая величина, равную отношению работы (А ) электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду (q): U = A/q .

    Возможно другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения умножить на время движения заряда (t ), то получим: U = At/qt . В числителе этой дроби стоит мощность тока (Р ), а в знаменателе — сила тока (I ). Получается формула: U = Р/I , т.е. напряжение — это физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.

    Единица напряжения: [U ] = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).

    Вольтметр

    Напряжение измеряют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и такой же принцип действия, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят. Внутреннее сопротивление вольтметра достаточно большое, соответственно проходящий через него ток мал по сравнению с током в цепи.

    У клемм вольтметра стоят знаки «+» и «-» , при включении вольтметра в цепь клeмма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клеммa со знаком «-» к отрицательному полюсу источника тока.

    Формулы и определения.

    1. Все проводники, используемые в электрических цепях , имеют условные обозначения для изображения на схемах и могут образовывать последовательные, параллельные и смешанные соединения.

    2. Мощность тока – физическая величинa, хаpактеpизующая скорость превращения электрической энергии в другие её виды. Единица для измерения – 1 ватт (1 Вт). Измерительный прибор – ваттметр.

    3. Сила тока – физическaя вeличина, характеpизующaя скоpость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда, пpoшедшего через попеpeчное сечение проводника, ко времени перемещения. Единица – 1 ампер (1 А). Измерительный прибор – амперметр (подключают последовательно).

    4. Электрическое напряжение – физическaя вeличина, характеризующая электрическое поле, создающее ток, и равная отношению мощности тока к его силе. Единица – 1 вольт (1 В). Измерительный прибор – вольтметр (подключают параллельно)

  • 2. Напряженность поля точечного заряда. Заряд, распределенный по объему, поверхности, линии
  • 3. Принцип суперпозиции. Электрическое поле диполя
  • 4. Силовые линии. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме
  • 5. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатических полей
  • 6. Работа электростатического поля по перемещению заряда. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциальный характер электростатического поля.
  • 7. Потенциал электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда. Разность потенциалов
  • 8. Связь напряженности и потенциала электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности и линии напряженности
  • 9. Связь напряженности и потенциала электростатического поля. Примеры расчета разности потенциалов между точками поля по его напряженности.
  • 10. Диэлектрики в диэлектрическом поле. Поляризация диэлектриков и ее типы. Вектор поляризации. Относительная диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость
  • 11. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для диэлектриков
  • 12. Сегнетоэлектрики и их применение
  • 13. Проводники в электростатическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Электроемкость уединенного проводника
  • 14. Конденсаторы. Электроемкость. Соединение конденсаторов
  • 15. Энергия проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля
  • 16. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока
  • 19. Обобщенный закон Ома
  • 21. Закон Био-Савра-Лапласа
  • 22. Действие магнитного поля на проводник с током
  • 23.Циркуляция вектора индукции магнитного поля
  • 28.Движение заряженных частиц в магнитном поле
  • 29. Магнитные моменты электронов и атомов
  • 30. Диамагнетики и парамагнетики. Ферромагнетики и их свойства.
  • 31.Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея
  • 32.Самоиндукция. Индуктивность
  • 33.Энергия магнитного поля, объемная плотность энергии
  • 34.Уравнения Максвелла для электромагнитного поля

    • Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля.

    Сила тока (I) — скалярная величина, равная отношению заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени (t), в течение которого шёл ток.

    I=q/t, где I- сила тока, q — заряд, t — время.

    Единица измерения силы тока в системе СИ: [I]=1A (ампер)

    17. Источники тока. Эдс источника

    Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

    ЭДС — энергетическая характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонни­ми силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду:

    Измеряется в вольтах (В).

    Источник ЭДС — двухполюсник, напряжение на зажимах которого не зависит от тока, протекающего через источник и равно его ЭДС. ЭДС источника может быть задана либо постоянным, либо как функция времени, либо как функция от внешнего управляющего воздействия.

    18. Закон Ома : сила тока, текущего по однородному участку проводника, прямо пропорциональна падению напряжения на проводнике:

    -закон Ома в интегральной форме R – электрическое сопротивление проводника

    Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью: Единица, обратная Ом, называется Сименсом [См].

    — закон Ома в дифференциальной форме.

    19. Обобщенный закон Ома

    Обобщенный закон Ома определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока, содержащем резистор и идеальный источник ЭДС (рис.1.2):

    Формула справедлива для указанных на рис.1.2 положительных направлений падения напряжения на участке цепи (Uab ), идеального источника ЭДС (Е ) и положительного направления тока (I ).

    Закон Джоуля-Ленца

    Выражение закона Джоуля — Ленца

    Интегральная форма закона

    Если принять, что сила тока и сопротивление проводника не меняется в течение времени, то закон Джоуля — Ленца можно записать в упрощенном виде:

    Применив закон Ома и алгебраические преобразования, получаем приведенные ниже эквивалентные формулы:

    Эквивалентные выражения теплоты согласно закона Ома

    Словесное определение закона Джоуля — Ленца

    Если принять, что сила тока и сопротивление проводника не меняется в течение времени, то закон Джоуля — Ленца можно записать в упрощенном виде:

    20. Магни́тное по́ле — силовое поле, действующее на движущиесяэлектрические заряды и на тела, обладающиемагнитным моментом, независимо от состояния ихдвижения; магнитная составляющаяэлектромагнитного поля

    Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/илимагнитными моментамиэлектроноватомах (и магнитными моментами другихчастиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты).

    Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.

    Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля). С математической точки зрения- векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля. Нередко вектор магнитной индукции называется для краткости просто магнитным полем (хотя, наверное, это не самое строгое употребление термина).

    Ещё одной фундаментальной характеристикой магнитного поля (альтернативной магнитной индукции и тесно с ней взаимосвязанной, практически равной ей по физическому значению) является векторный потенциал .

    Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле , проявлениями которого являются, в частности свет и все другие электромагнитные волны .

    Магнитное поле создаётся (порождается) током заряженных частиц или изменяющимся во времени электрическим полем , или собственными магнитными моментами частиц (последние для единообразия картины могут быть формальным образом сведены к электрическим токам)

    Графическое изображение магнитных полей

    Для графического изображения магнитных полей используются линии магнитной индукции. Линия магнитной индукции –это линия, в каждой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной к ней.

    Времена, когда ток обнаруживался с помощью личных ощущений ученых, пропускавших его через себя, давно миновали. Теперь для этого применяют специальные приборы, называемые амперметрами .

    Это прибор, служащий для измерения силы тока. Что понимают под силой тока?

    Обратимся к рисунку 21, б. На нем выделено поперечное сечение проводника, через которое проходят заряженные частицы при наличии в проводнике электрического тока. В металлическом проводнике этими частицами являются свободные электроны. В процессе своего движения вдоль проводника электроны переносят некоторый заряд. Чем больше электронов и чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесен за одно и то же время.

    Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с.

    Пусть, например, за время t = 2 с через поперечное сечение проводника носители тока переносят заряд q = 4 Кл. Заряд, переносимый ими за 1 с, будет в 2 раза меньше. Разделив 4 Кл на 2 с, получим 2 Кл/с. Это и есть сила тока. Обозначается она буквой I:

    I — сила тока.

    Итак, чтобы найти силу тока I, надо электрический заряд q, прошедший через поперечное сечение проводника за время t, разделить на это время:

    I = q/t (10. 1)

    Единица силы тока называется ампером (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1775-1836). В основу определения этой единицы положено магнитное действие тока, и мы на нем останавливаться не будем.

    Если сила тока I известна, то можно найти заряд q, проходящий через сечение проводника за время t. Для этого надо силу тока умножить на время:

    Полученное выражение позволяет определить единицу электрического заряда — кулон (Кл):

    1 Кл = 1 А · 1 с = 1 А·с.

    1 Кл — это заряд, который проходит за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

    Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например миллиампер (мА) и микроампер (мкА):

    1 мА = 0,001 А, 1 мкА = 0,000001 А.

    Как уже говорилось, измеряют силу тока с помощью амперметров (а также милли- и микроамперметров). Демонстрационный гальванометр, о котором упоминалось выше, представляет собой обычный микроамперметр.

    Существуют разные конструкции амперметров. Амперметр, предназначенный для демонстрационных опытов в школе, изображен на рисунке 28. На этом же рисунке приведено его условное обозначение (кружок с латинской буквой «А» внутри).

    При включении в цепь амперметр, как и всякий другой измерительный прибор, не должен оказывать заметного влияния на измеряемую величину. Поэтому амперметр устроен так, что при его включении сила тока в цепи почти не изменяется.

    В зависимости от назначения в технике используют амперметры с разной ценой деления. По шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан. Включать его в цепь с большей силой тока нельзя, так как прибор может испортиться.

    Для включения амперметра в цепь ее размыкают и свободные концы проводов присоединяют к клеммам (зажимам) прибора. При этом необходимо соблюдать следующие правила:

    1) амперметр включают последовательно с тем элементом цепи, в котором измеряют силу тока;

    2) клемму амперметра со знаком «+» следует соединять с тем проводом, который идет от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «–» — с тем проводом, который идет от отрицательного полюса источника тока.

    При включении амперметра в цепь не имеет значения, с какой стороны (слева или справа) от исследуемого элемента его подключать. В этом можно убедиться на опыте (рис. 29). Как видим, при измерении силы тока, проходящего через лампу, оба амперметра (и тот, что слева, и тот, что справа) показывают одно и то же значение.


    1. Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается? 2. По какой формуле находится сила тока? 3. Как называется единица силы тока? Как она обозначается? 4. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается на схемах? 5. Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь? 6. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?

    Физика 8 класс. СИЛА ТОКА

    Направленное движение заряженных частиц называется электрическим током.

    Условия существования электрического тока в проводнике:
    1. наличие свободных заряженных частиц (в металлическом проводнике — свободных электронов),
    2. наличие электрического поля в проводнике
    (электрическое поле в проводнике создается источниками тока.).

    Электрический ток имеет направление.
    За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

    Сила тока (I) — скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток.

    Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

    Единица измерения силы тока в системе СИ:
    [I] = 1 A (ампер)

    В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух поводников с током:

    ……………………

    При прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях отталкиваются.

    За единицу силы тока 1 А принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной 1м, расположенные на растоянии 1м друг от друга, взаимодействуют с силой 0,0000002 Н.

    АНДРЕ-МАРИ АМПЕР
    (1775 — 1836)
    — французский физик и математик

    Ввел такие термины , как электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток и т. д.;
    — предположил, что, вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов управления и предложил назвать ее «кибернетикой»;
    — открыл явление механического взаимодействия проводников с током и правило определения направления тока;
    — имеет труды во многих областях наук: ботанике, зоологии, химии, математике, кибернетике;

    Его именем названа единица измерения силы тока — 1 Ампер.

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ В ПРИРОДЕ.

    Мы живем в океане электрических разрядов, создаваемых машинами, станками и людьми. Эти разряды — кратковременные электрические токи не так мощны, и мы их часто не замечаем. Но они все-таки существуют и могут принести немало вреда!

    Что такое молния?

    В результате движения и трения друг о друга воздушные слои в атмосфере электризуются. В облаках с течением времени скапливаются большие заряды . Они-то и являются причиной молний.
    В момент, когда заряд облака станет большим, между его частями, имеющими противоположные по знаку заряды, проскакивает мощная электрическая искра – молния. Молния может образовываться между двумя соседними облаками и между облаком и поверхностью Земли. В этом случае под действием электрического поля отрицательного заряда нижней части облака поверхность Земли под облаком электризуется положительно. В результате молния ударяет в землю.
    Природа молнии стала проясняться после исследований, проведенных в XVIII столетии русскими учеными М.В.Ломоносовым и Г.Рихманом и американским ученым Б.Франклином.

    Обычно молнию рисуют бьющей сверху вниз . Между тем в действительности свечение
    начинается снизу и только затем распространяется по вертикальному каналу.
    Молния – точнее ее видимая фаза, оказывается, бьет снизу вверх!

    ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ!

    А ЕСТЬ ЛИ ГРОМООТВОД У ТЕБЯ НА ДАЧЕ?

    Одним из первых в мире громоотводов (молниеотводов) водрузил над крестом своего храма сельский священник из Моравии по имени Прокоп Дивиш, крестьянский сын, ученый и изобретатель.
    Это было в июне 1754 года.
    ___

    Первый в России молниеотвод появился в 1756 г. над Петропавловским собором в Петербурге.
    Он был сооружен после того, как молния дважды ударила в шпиль собора и подожгла его.

    зарядов. Является ли напряжение просто энергией на электрон?

    Спросил

    Изменено 4 года, 10 месяцев назад

    Просмотрено 2к раз

    $\begingroup$

    Я знаю, что напряжение — это просто разница в электрическом давлении, но если напряжение не увеличивает скорость или заряд электронов, то оно должно просто увеличивать их энергию, верно? Как еще увеличение напряжения может привести к увеличению мощности?

    Представьте, что есть два совершенно одинаковых провода.

    Через первый проходит 1 вольт, умноженный на 1 ампер.

    Через второй проходит 5 000 000 вольт, умноженных на 1 ампер.

    В обоих случаях:

    Скорость каждого электрона одинакова.

    Заряд каждого электрона одинаков.

    Количество электронов, проходящих через данную точку провода за одну секунду, одинаково.

    Значит ли это, что единственная разница между электроном в первом проводе и электроном во втором проводе состоит в том, что последний в 5 000 000 раз более энергичен?

    • электроны
    • заряд
    • потенциал
    • потенциал-энергия
    • напряжение

    $\endgroup$

    1

    $\begingroup$

    Когда вы перемещаете определенное количество заряда через определенную разность напряжений, выполняется определенный объем работы.

    Поскольку электроны имеют постоянный заряд, перемещение электрона через увеличивающуюся разность потенциалов требует (или производит) больше работы.

    Представьте, что есть два проводника, абсолютно одинаковых во всех отношениях.

    У первого есть 1 вольт, умноженный на 1 ампер электрической энергии, движущейся через это.

    Второй имеет 5 000 000 вольт, умноженных на 1 ампер электрической мощности. путешествуя по нему.

    Важной частью вышеизложенного является то, что заряд должен перемещаться при определенном напряжении. «Провода» обычно являются проводниками, и у них обычно очень небольшая разница напряжения от одного конца к другому. Таким образом, провод, находящийся на уровне «1 вольт» или любой другой величины, не имеет большого значения. Это разница напряжений между этим проводом и каким-то другим местом. Энергия высвобождается или расходуется по мере того, как заряды движутся к новому потенциалу.

    Думайте об этом, как о попытке получить энергию от падающего груза. Вы можете прицепить груз к веревке и получить от него энергию. Но для того же камня и той же упряжи вы можете получить больше энергии, если позволите ему упасть дальше.

    Заряды в проводах одинаковы, но вы можете получить от них больше энергии, если у вас будет большая разность потенциалов с каким-то другим местом.

    $\endgroup$

    3

    $\begingroup$

    Потенциальная энергия между двумя зарядами $Q$ и $q$ равна $$ V(r)~=~\frac{1}{4\pi\epsilon}\frac{Qq}{r}. $$ Электрический потенциал заряда $Q$ равен $$ \Phi(r)~=~\frac{1}{4\pi\epsilon}\frac{Q}{r}, $$ который имеет единицы $ джоулей / кулон $. Это один из способов увидеть роль энергии в законе Ома, в частности $P~=~IV$. $P$ измеряется в ваттах или $джоулях/сек$, а $I$ измеряется в $амперах~=~коул/сек$. Затем мы видим, что $volts$ имеет единицы $джоулей/кулон$.

    $\endgroup$

    2

    $\begingroup$

    Представьте, что есть два проводника, абсолютно одинаковых во всех отношениях.

    ОК

    У первого есть 1 вольт, умноженный на 1 ампер электрической энергии, движущейся через это.

    Второй имеет 5 000 000 вольт, умноженных на 1 ампер электрической мощности. путешествуя по нему.

    Непонятно, что вы имеете в виду.

    Я предполагаю, что , а не означает, что существует разность потенциалов $1\, \mathrm{V}$ между концами первого провода и разность потенциалов $5\, \mathrm{MV}$ между концами первого провода. второй провод.

    Скорее, я предполагаю, что вы имеете в виду, что по первому проводу передается $1\mathrm{J}$ электроэнергии в секунду, а по второму проводу передается $5\mathrm{MJ}$ электроэнергии в секунду.

    Но важно понимать, что поток электрической энергии для провода с током составляет через пространство вблизи провода . Как?

    С током по изолированному проводу связано магнитное поле с концентрическими неоднородными силовыми линиями с центром на оси провода.

    Изображение предоставлено

    С плотностью заряда на этом проводе связано электрическое поле с радиальными силовыми линиями.

    Изображение предоставлено

    Электрические и магнитные поля перпендикулярны, поэтому их векторное произведение не равно нулю и дает вектор плотности мощности , вектор Пойнтинга.

    Плотность мощности в полях, окружающих провод, пропорциональна произведению напряженности электрического и магнитного полей.

    Отсюда следует, что разница в двух приведенных вами случаях состоит в плотности заряда, которая на втором проводе в 5 миллионов раз больше.

    $\endgroup$

    Твой ответ

    Зарегистрируйтесь или войдите в систему

    Зарегистрируйтесь с помощью Google

    Зарегистрироваться через Facebook

    Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

    Опубликовать как гость

    Электронная почта

    Требуется, но никогда не отображается

    Опубликовать как гость

    Электронная почта

    Требуется, но не отображается

    Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

    Электрический потенциал и разность электрических потенциалов (напряжение)

    В этой лекции мы узнаем об электрическом потенциале и разности электрических потенциалов, которая также известна как напряжение.

    Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменный учебник под видео.

    В предыдущей лекции мы говорили об электрической потенциальной энергии, которая зависит от заряда объекта, находящегося в электрическом поле. Теперь мы собираемся узнать об электрическом потенциале, который зависит только от положения объекта.

    Электрический потенциал (или просто потенциал) — это просто мера потенциальной электрической энергии на единицу заряда.

    Формула электрического потенциала

    Это основное уравнение для расчета электрического потенциала, которое показывает, что электрический потенциал V равен потенциальной энергии электрического тока U, деленной на заряд q, который был бы помещен в точку на некотором расстоянии от основного заряда.

    Электрическая потенциальная энергия U равна постоянной Кулона k, умноженной на заряд, создающий большой потенциал Q, умноженному на заряд, который был бы размещен в точке на некотором расстоянии от основного заряда small q, и деленная на этот расстояние р.

    Чтобы вычислить электрический потенциал, нам нужно просто разделить потенциальную энергию на малое q.

    Мы можем заметить, что маленькое q встречается в уравнении дважды, так что мы можем сократить его.

    Теперь у нас есть это простое уравнение.

    Из уравнения видно, что потенциал прямо пропорционален количеству заряда Q – при увеличении заряда потенциал увеличивается, и наоборот, при уменьшении заряда потенциал уменьшается.

    С другой стороны, обратно пропорционально расстоянию r , потому что по мере удаления от заряда потенциал будет уменьшаться, а по мере приближения к заряду потенциал будет уменьшаться. увеличивать.

    Наконец, мы получили бы количество потенциальной электрической энергии, которой будет обладать каждая единица заряда в этой точке.

    Связано с законом Кулона

    Единица электрического потенциала

    Теперь вернемся к основному уравнению.

    Мы знаем, что электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях, а единицей заряда является кулон. Итак, единицей измерения электрического потенциала является Джоуль на Кулон, или одним словом Вольт.

    Имеется точечный заряд, равный +2 мкКл, и мы хотим найти электрический потенциал на расстоянии 15 см (0,15 м) от этого заряда.

    Теперь мы можем использовать уравнение для расчета электрического потенциала.

    Получили положительный электрический потенциал +1,2×10 5  В.

    Если бы у нас был отрицательный заряд, скажем -2 мкКл, электрический потенциал в той же точке был бы -1,2×10 5  В. Мы получили бы то же значение, но со знаком минус.

    Давайте посмотрим на этот график электрического потенциала. Ось X показывает расстояние от заряда, а ось Y показывает электрический потенциал в определенной точке.

    Здесь у нас положительный заряд, а потенциал вокруг положительного заряда всегда положительный. По мере удаления от заряда, по мере увеличения расстояния от заряда, потенциал становится менее положительным и уменьшается все ближе и ближе к нулю.

    С другой стороны, у нас отрицательный заряд, а потенциал вокруг отрицательного заряда всегда отрицательный. По мере удаления от заряда, по мере увеличения расстояния от заряда, потенциал становится менее отрицательным, а на самом деле увеличивается, также все ближе и ближе к нулю.

    Если вы находитесь бесконечно далеко от заряда, потенциал будет равен нулю как для положительных, так и для отрицательных зарядов.

    См. также: Что такое электрический заряд и как работает электричество

    Теперь мы можем перейти к разности электрических потенциалов или напряжению.

    По определению, разность электрических потенциалов или напряжение — это разность электрических потенциалов между конечным и начальным положением, когда над зарядом совершается работа по изменению его потенциальной энергии.

    Теперь давайте рассмотрим пример, который поможет нам легко понять термин напряжение.

    У нас положительный заряд +1,6×10 -19 Кл. Это основной заряд, создающий потенциал.

    Первый круг — первый энергетический уровень, находящийся на расстоянии 2,5×10 -11 м от заряда. Второй круг — это второй энергетический уровень, находящийся на расстоянии 4,2×10 90 207 -12 90 208 м от заряда.

    Чтобы найти разность электрических потенциалов или напряжение, нам нужно найти потенциал в точке А и потенциал в точке В.

    Потенциал в точке А, которая является первым энергетическим уровнем, собирается быть 57,6 В.

    Потенциал в точке В, которая находится на большем расстоянии, будет 34,2 В.

    Сначала мы собираемся вычислить напряжение при движении от A к B, а затем от B к A.

    В первом случае A — это наш начальный потенциал, а B — наш конечный потенциал. Таким образом, разность потенциалов будет конечной минус начальный потенциал, или 34,2–57,6 = -23,4 В. Мы получили отрицательный потенциал, что означает, что по мере продвижения от А к В потенциал уменьшается.

    Во втором случае B — это наш начальный потенциал, а A — наш конечный потенциал. Итак, разность потенциалов будет 57,6-34,2=+23,4 В. У нас положительный потенциал, или по мере перехода от В к А потенциал увеличивается.

    Что это значит?

    По мере движения от А к В электрический потенциал уменьшается из-за того, что у нас есть положительный основной заряд, а линии его электрического поля направлены наружу. Если мы поместим положительный пробный заряд на первый энергетический уровень, электрическая потенциальная энергия будет больше. Точечный заряд будет отталкивать пробный заряд, потому что плотность силовых линий электрического поля намного сильнее. В В плотность линий электрического поля слабее, а электрическая потенциальная энергия меньше.

    Это все, что касается электрического потенциала и разности электрических потенциалов. Я надеюсь, что это было полезно, и вы узнали что-то новое.

    Почему энергия равна заряду, умноженному на напряжение?

    Добро пожаловать на EDAboard.com

    Добро пожаловать на наш сайт! EDAboard.
    com — это международный дискуссионный форум по электронике, посвященный программному обеспечению EDA, схемам, схемам, книгам, теории, документам, asic, pld, 8051, DSP, сети, радиочастотам, аналоговому дизайну, печатным платам, руководствам по обслуживанию… и многому другому. более! Для участия необходимо зарегистрироваться. Регистрация бесплатна. Нажмите здесь для регистрации.

    Регистрация Авторизоваться

    JavaScript отключен. Для лучшего опыта, пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере, прежде чем продолжить.