источника тока

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПРОВОДНИКАХ. СИЛА ТОКА.
 Электрический ток – это направленное движение
заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда
из одной области пространства в другую
Рассмотрим цилиндрический отрезок проводника,
по которому протекает электрический ток.
В проводнике заряды нигде не скапливаются и он остается в среднем
электронейтральным, а величина заряда, проходящая через любое поперечное
сечение проводника в единицу времени, - одинакова
 Сила постоянного тока – это скалярная физическая величина, равная
отношению модуля заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за
некоторый промежуток времени к величине этого промежутка времени.
∆𝒒
𝑰=
∆𝒕
𝑰 = Ампер (А) = Кл/с
За направление тока принимается направление движения носителей
положительных зарядов или направление, обратное движению носителей
отрицательных зарядов
 ВАЖНО! Скорость распространения тока по всей длине проводника близка к
скорости света с = 3 ∙ 108 м/с.
 Скорость дрейфа зарядов существенно меньше – она составляет доли
миллиметров в секунду.
Лицей 1511 Грушин, Михайлова, Самоварщиков. Физика 10 класс
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
П
О
С
Т
О
Я
Н
Н
Ы
Й
Т
О
К
10
ПРОДОЛЖЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
Чтобы в проводнике протекал постоянный ток внутри
проводника должно существовать стационарное электрическое
поле, а это означает, что между концами проводника нужно
поддерживать постоянную разность потенциалов.
Для этого концы проводника подсоединяются к клеммам источника тока
 Источник тока - это устройство, которое непрерывно восполняет заряды
на клеммах, поддерживая постоянную разность потенциалов. Внутри
источника
протекают
процессы
неэлектрического
происхождения,
обеспечивающие непрерывное разделение зарядов в необходимом количестве.
+ −
Условное обозначение источника тока на электрической схеме ⟹
∆𝝋 = 𝑼 = 𝑬𝑳
𝑬
S
L
ЗАКОН ОМА.
Цилиндрический отрезок проводник длины L с
площадью поперечного сечения S
можно
рассматривать как участок замкнутой цепи,
по которой протекает ток.
 Закон Ома для участка цепи: Сила тока, протекающего по участку цепи,
прямо пропорциональна разности потенциалов на концах участка
(приложенному напряжению 𝑼) и обратно пропорциональна сопротивлению
участка цепи 𝑹.
𝑼
𝑰=
𝑹
Лицей 1511 Грушин, Михайлова, Самоварщиков. Физика 10 класс
𝑹 = Oм (Ом) = В/А
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
П
О
С
Т
О
Я
Н
Н
Ы
Й
Т
О
К
10
ПРОДОЛЖЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ.
Если к концам проводника приложено постоянное напряжение
U, то на свободные заряды действует постоянная сила со
стороны стационарного электрического поля. При движении
заряды сталкиваются с ионами кристаллической решетки и сила
сопротивления уравновешивает электрическую силу.
 Электрический ток в проводнике постоянен при неизменном напряжении –
величина R показывает в какой степени проводник сопротивляется
прохождению тока
РЕЗИСТОРЫ И ПОДВОДЯЩИЕ ПРОВОДА.
Проводник, обладающий сопротивлением R называют резистором и условно
обозначают на электрической схеме в виде ⟹
𝒂
𝒃
𝒅
𝑹 𝒄
Предположим, что по проводнику течет ток 𝑰.
𝑰
Напряжение на резисторе определяем как
𝑼 = 𝝋𝒃 − 𝝋𝒄 > 𝟎
разность потенциалов в направлении тока:
𝝋𝒃 − 𝝋𝒄
Сопротивление резистора: 𝑹 =
𝑰
Сопротивление
подводящих
проводов
𝝋𝒂 − 𝝋𝒃 = 𝟎 → 𝑹𝒂𝒃 = 𝟎
пренебрежимо мало и на электрических схемах
𝝋𝒄 − 𝝋𝒅 = 𝟎 → 𝑹𝒄𝒅 = 𝟎
оно считается равным нулю
 При рассмотрении электрических цепей мы считаем, что потенциал
электрического поля изменяется лишь при переходе через отдельные элементы
цепи, а вдоль каждого соединительного провода остается неизменным
Лицей 1511 Грушин, Михайлова, Самоварщиков. Физика 10 класс
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
П
О
С
Т
О
Я
Н
Н
Ы
Й
Т
О
К
10
ПРОДОЛЖЕНИЕ
СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
𝑰
𝑹𝟏 𝒃
𝑹𝟐
𝒄
Основные свойства последовательного соединения:
 При последовательном соединении резисторов сила тока в них
одинакова.
 Напряжение на участке последовательно соединенных резисторов равно сумме
напряжений на каждом резисторе.
𝑼 𝑼𝒂𝒃 + 𝑼𝒃𝒄 𝑼𝒂𝒃 𝑼𝒃𝒄
Сопротивление участка 𝒂𝒄
𝑹= =
=
+
= 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑰
𝑰
𝑰
𝑰
 Сопротивление участка состоящего из последовательно соединенных
резисторов равно сумме сопротивлений этих резисторов.
𝑰𝟏
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ.
𝒂
𝑰
𝑹𝟏 𝑰𝟐
Точки 𝒂 и 𝒃 называют узлами или точками разветвления цепи
𝒂
𝒃
Основные свойства параллельного соединения:
𝑹𝟐
 При параллельном соединении напряжения в ветвях одинаково.
 Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в каждой ветви.
𝑼
𝑼
𝑼
𝟏
𝟏
𝟏
Сопротивление участка 𝒂𝒃
= 𝑰 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 =
+
⟹
=
+
𝑹
𝑹𝟏 𝑹𝟐
𝑹 𝑹𝟏 𝑹𝟐
 Величина, обратная сопротивлению участка параллельного соединения,
равна сумме величин, обратных сопротивлениям ветвей.
Расчет смешанного соединения резисторов опирается на свойства последовательного и параллельного соединений.
Лицей 1511 Грушин, Михайлова, Самоварщиков. Физика 10 класс
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
П
О
С
Т
О
Я
Н
Н
Ы
Й
Т
О
К
10
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
19.16. Найти
сопротивление
𝑅
разветвленной цепи, если каждый из
резисторов, составляющих цепь, имеет
сопротивление 𝑟 (см. рисунок).
Для определения смешанного соединения резисторов используем метод
эквивалентных схем, использующий результаты последовательного и
 Пронумеруем все резисторы:
параллельного соединений
 Параллельно резистору №6 присоединен проводник с сопротивлением, равным нулю ⇝;
1
3
7
1
2
5
4
6 ⇝
8
3
7
1
2
4
5
⇝
8
2
3
4
⇝
8
7
 Параллельно резистору №5 присоединен проводник с сопротивлением, равным нулю ⇝;
 Резисторы №2 и №8 соединены последовательно и образуют величину 2r ⇝;
 Резисторы №4 и 2r соединены параллельно и образуют величину 𝟐𝒓/𝟑 ⇝;
1
1
1
1
3
7
4
2r ⇝
3
7
𝟐𝒓
⇝
𝟑
3
𝟓𝒓
⇝
𝟑
𝟓𝒓
𝟖
⇝
 Резисторы №7 и 𝟐𝒓/𝟑 соединены последовательно и образуют величину 𝟓𝒓/𝟑 ⇝;
 Резисторы №3 и 𝟓𝒓/𝟑 соединены параллельно и образуют величину 𝟓𝒓/𝟖 ⇝;
 Резисторы №1 и 𝟓𝒓/𝟖 соединены последовательно и образуют величину 𝟏𝟑𝒓/𝟖 ⇝;
Лицей 1511 Грушин, Михайлова, Самоварщиков. Физика 10 класс
ОТВЕТ:
13r/8
П
О
С
Т
О
Я
Н
Н
Ы
Й
Т
О
К
𝟏𝟑𝒓
𝟖
10
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
19.19. Определить сопротивление проволочного
куба между точками А и В. Сопротивление
каждого ребра равно 𝒓 (см. рисунок).
Для определения смешанного соединения резисторов используем метод точек
равного потенциала, позволяющий соединять или разъединять точки с
одинаковым потенциалом
 Пронумеруем все вершины куба ⇝;
 Подключим куб к источнику тока ⇝;
−
6
Ток от точки А пойдет по одинаковым резисторам А-1, А-2 и А-3.
Величина тока по этим ветвям одинакова и равна: 𝑰/𝟑 ⇝
⇝
𝝋𝑨 − 𝝋𝟏 = 𝑰/𝟑 ∙ 𝒓  Потенциалы в точках 1, 2, 3 одинаковы и эти
2
4
𝑰
⇝ 𝝋𝑨 − 𝝋𝟐 = 𝑰/𝟑 ∙ 𝒓 точки можно соединить: Получим параллельное
1
+
𝝋𝑨 − 𝝋𝟑 = 𝑰/𝟑 ∙ 𝒓 соединение трех одинаковых сопротивлений:
 Аналогично, потенциалы в точках 4, 5, 6 одинаковы
A
В
и эти точки можно соединить Получим параллельное
соединение трех одинаковых сопротивлений:
 Точки 1, 2, 3 и точки 4, 5, 6 соединены шестью
1,2,3
4,5,6
ребрами с одинаковыми сопротивлениями:
 Упростим схему, учитывая параллельное соединение одинаковых сопротивлений ⇝
3
5
 Определим 𝒓𝑨𝑩 , учитывая последовательное соединение сопротивлений ⇝
𝒓 𝒓 𝒓
𝟓𝒓
⇝
𝒓
=
+
+
=
⇝A 𝒓
𝒓
𝒓
𝑨𝑩
B
𝟑 𝟔 𝟑
𝟔
𝟔
𝟑
𝟑
Лицей 1511 Грушин, Михайлова, Самоварщиков. Физика 10 класс
ОТВЕТ:
П
О
С
Т
О
Я
Н
Н
Ы
Й
Т
О
К
10
𝟓𝒓/𝟔