Урок № 5, 6 Тема: Работа и мощность электрического тока

Урок № 5, 6 Тема: Работа и мощность электрического тока. . Безопасность при работе с
электрическими приборами. Электроемкость. Конденсаторы и их применение в технике.
Энергия электрического поля.
Физическая величина,
название
закономерности
Обозначение
Формула
Единица в СИ
I
q
t
I
U
R
А=В/Ом
A
А=U·I·Δt
Дж
Мощность
тока
Р
P=IU
Вт
Количество
теплоты
Q
Q=I2R Δt
Дж
Сила тока
Закон Ома
для участка
цепи
Работа тока
I
A
1.Какие условия необходимы для существования электрического тока в проводнике?
(Наличие свободных носителей зарядов и разности потенциалов на концах проводника
или существования внутри проводника электрического поля)
2. Что понимают под электрическим полем ?
(Особый вид материи, обладающий определенными свойствами: материальности,
действия с силой на заряд)
3.. Вспомните формулу для вычисления работы электрического поля по перемещению
заряда из одной точки поля в другую.
(A= q U)
Итак, мы вспомнили, что электрическое поле способно переместить заряженную частицу
вдоль силовой линии, а значит оно (поле) может совершать работу. Это составляет
понятие- работа тока.
Работа тока – работа электрического поля по перемещению заряженных частиц внутри
проводника.
Как вычислить работу тока?
Надо найти работу электрического поля по перемещению заряда ?q из одной точки в
другую , разность потенциалов между которыми U, т.е. из определения силы тока:
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в
течение которого совершалась работа.
Электрический ток нагревает проводник. Почему проводник нагревается?
Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают
двигаться упорядоченно, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в
промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Приобретаемая
электронами под действием электрического поля энергия направленного движения
тратится на нагревание кристаллической решетки проводника, т.к. последующие
столкновения ионов с другими электронами увеличивают амплитуду их колебаний и
соответственно температуру всего проводника.
Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет
на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию
окружающим телам (путем теплопередачи). Значит, количество теплоты, выделяемое
проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока
рассчитывают по формуле: А=U·I· t.
Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше Q = A, или Q = U·I·
t. Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с
током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR,
получим: Q = I·R·I· t, т. е.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению
квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. Сформулированный выше
вывод называется законом Джоуля - Ленца.
Важно! Закон Джоуля-Ленца позволяет вычислить количество теплоты, выделяемое на
любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.
Кроме работы тока надо уметь вычислять мощность тока Р, т.е. работу, совершенную в
единицу времени
Зная закон Ома для участка цепи, мощность можно вычислить
Мощность измеряется в ваттах (Вт) и указывается на электроприборах (либо в их
паспортах)
ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ
- характеризует способность двух проводников накапливать электрический заряд.
- не зависит от q и U.
- зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного расположения,
электрических свойств среды между проводниками.
Единицы измерения в СИ: ( Ф - фарад )
КОНДЕНСАТОРЫ
- электротехническое устройство, накапливающее заряд
( два проводника, разделенных слоем диэлектрика ).
где d много меньше размеров проводника.
Обозначение на электрических схемах:
Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора.
Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.
Виды конденсаторов:
1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические
2. по форме обкладок: плоские, сферические.
3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).
Электроемкость плоского конденсатора
где S - площадь пластины (обкладки) конденсатора
d - расстояние между пластинами
eо - электрическая постоянная
e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика
Включение конденсаторов в электрическую цепь
параллельное
Тогда общая
электроемкость (С): при параллельном включении.
последовательное
при последовательном включении
ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА
Конденсатор - это система заряженных тел и обладает энергией.
Энергия любого конденсатора:
где С - емкость конденсатора
q - заряд конденсатора
U - напряжение на обкладках конденсатора
Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при
сближении пластин конденсатора вплотную,
или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов , необходимой
при зарядке конденсатора.
ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ КОНДЕНСАТОРА
Энергия конденсатора приблизительно равна квадрату напряженности эл. поля внутри
конденсатора.
Плотность энергии эл. поля конденсатора:
Д.З.Выписать в тетрадь формулы, понятия, определения и выучить наизусть.
Урок №7,8 Тема: Л.Р.№1 Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
Электропроводность полупроводников. Собственная и примесная проводимость
полупроводников. Полупроводниковый диод. Применение полупроводниковых приборов.