электрические цепи

11 класс, физика, Ряшко С.В.
16 октября
Тема: ЭДС. Закон Ома для полной цепи.
Повторение законов постоянного тока.
Цели урока:
Познакомить учащихся с условиями,
необходимыми для существования тока в
замкнутой цепи.
Дать понятие сторонних сил, ЭДС.
Познакомить учащихся с законом Ома для
полной цепи.
Ход урока.
1.
Изучение нового материала.
Рассмотрим элементарную электрическую цепь, состоящую из
неподвижных проводников первого рода (т. е. проводники, в
которых электрический ток не вызывает химических действий).
В этом случае работа тока полностью переходит в теплоту.
Значит, согласно закону сохранения энергии, в электрическую
цепь должна поступать энергия.
Выясним, на каком участке цепи энергия поступает в цепь и что
является причиной ее появления.
Вывод: для существования тока в цепи необходим источник тока
– устройство, в котором действуют сторонние силы (силы не
электростатической природы), совершающие работу по
разделению зарядов и поддерживающие постоянную разность
потенциалов между концами остальной части цепи. В этой части
движение зарядов обусловлено электрическим полем,
возникающим вследствие разности потенциалов между его
концами.
Электростатическое поле потенциально. Значит, в замкнутой
цепи работа этого поля по перемещению заряда равна нулю.
Поэтому суммарная работа всех сил, действующих на заряд при
таком перемещении равна работе лишь сторонних сил.
Действие сторонних сил характеризуется физической величиной
называемой электродвижущей силой ЭДС источника численно равна работе по перемещению
единичного положительного заряда внутри источника от его
отрицательного полюса к положительному.
Единица измерения в СИ [ ] = 1 В.
Найдем зависимость силы тока от ЭДС и сопротивления.
При перемещении заряда q внутри источника тока сторонние
силы совершают работу Астор = q
Qвнеш = I2 R t = q I R - количество теплоты выделяющееся во
внешней цепи
Qвнут = I2 r t = q I r - количество теплоты выделяющееся в
источнике тока (где r - внутреннее сопротивление источника).
Согласно закону сохранения энергии Астор = Qвнеш + Qвнут, отсюда
q =qIR+qIr,
=IR+Ir
- данное уравнение представляет собой закон Ома
для полной цепи. Сумма сопротивлений R + r называется полным
сопротивлением цепи.
Сила тока в замкнутой цепи, содержащей один источник,
равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению
цепи.
2. Повторение.
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Электрический ток - упорядоченное движение
заряженных частиц ( свободных электронов или ионов).
При этом через поперечное сечение проводника
переносится электрический заряд (при тепловом движении
заряженных частиц суммарный перенесенный эл. заряд = 0,
т.к. положительные и отрицательные заряды
компенсируются).
Направление эл. тока - условно принято считать направление
движения положительно заряженных частиц ( от + к - ).
Действия эл. тока (в проводнике):
тепловое действие тока - нагревание проводника (кроме
сверхпроводников);
химическое действие тока - проявляется только у электролитов,
На электродах выделяются вещества, входящие в состав
электролита;
магнитное действие тока (основное ) - наблюдается у всех
проводников (отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с
током и силовое действие тока на соседние проводники
посредством магнитного поля).
Количественная характеристика эл. тока.
Сила тока - это отношение заряда q, перенесенного через
поперечное сечение проводника за интервал времени t к этому
интервалу.
Постоянный ток - эл. ток, у которого сила тока со временем не
меняется.
Сила тока зависит от заряда частицы, концентрации частиц,
скорости направленного движения частиц и площади поперечного
сечения проводника.
где S - площадь поперечного сечения проводника, qo - эл. заряд
частицы,
n - концентрация частиц, v - скорость упорядоченного движения
электронов.
Единица измерения силы тока:
Условия, необходимые для существования
электрического тока:
- наличие свободных электрически заряженных частиц;
- наличие внутри проводника электрического поля
действующего с силой на заряженные частицы для их
упорядоченного движения ( свободные электроны по
инерции , без действия силы, перемещаться не могут из-за
тормозящего воздействия на них кристаллической
решетки).
Если в проводнике существует эл. поле, то между концами
проводника есть разность потенциалов.
Если разность потенциалов постоянна во времени, в
проводнике течет постоянный ток.
ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ
где U - напряжение на концах участка цепи, R сопротивление участка цепи (сам проводник тоже можно
считать участком цепи).
Для каждого проводника существует своя определенная
вольт-амперная характеристика.
СОПРОТИВЛЕНИЕ
- основная электрическая характеристика проводника.
- по закону Ома эта величина постоянна для данного
проводника.
1 Ом - это сопротивление проводника с разностью
потенциалов на его концах
в 1 В и силой тока в нем 1 А.
Сопротивление зависит только от свойств проводника:
где S - площадь поперечного сечения проводника, l длина проводника,
ро - удельное сопротивление, характеризующее свойства
вещества проводника.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
- состоят из источника, потребителя электрического тока,
проводов, выключателя.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
I - сила тока в цепи
U - напряжение на концах участка цепи
R - полное сопротивление участка цепи
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ
I - сила тока в неразветвленном участке цепи
U - напряжение на концах участка цепи
R - полное сопротивление участка цепи
Вспомни, как подключаются измерительные приборы:
Амперметр - включается последовательно с проводником,
в котором измеряется сила тока.
Вольтметр - подключается параллельно проводнику , на
котором измеряется напряжение.
Домашнее задание:
1. Изучить внимательно параграфы 15-19.
2. Все формулы с пояснениями к ним выписать в тетрадь.
3. Решить письменно упражнение 10(1,2.3.4).
При изучении нового материала пользуйся информацией
данной в конспекте урока!
Удачи тебе, выпускник!