Презентация "Законы постоянного тока. Подготовка к ЕГЭ" 11 класс
Подписи к слайдам:
- Электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление
- Закон Ома для участка цепи
- Электродвижущая сила
- Закон Ома для полной электрической цепи
- Параллельное и последовательное соединение проводников
- Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца
- Мощность электрического тока
- Носители электрического заряда в различных средах
- Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковый диод
- Непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда называется электрическим током.
- Сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени Δt, к этому интервалу времени:
- В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А).
- Напряжение — это отношение работы тока на определенном участке электрической цепи к заряду, протекающему по этому же участку цепи.
- Единицей измерения напряжения станет 1 вольт
- 1 Дж/Кл = 1В.
- За направление тока принимается направление движения положительных зарядов
S – площадь поперечного сечения проводника,
– электрическое поле
Электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление.- Электрическое сопротивление — скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему;
- где ρ — удельное сопротивление вещества проводника,
- l — длина проводника,
- S — площадь сечения.
S – площадь поперечного сечения проводника,
– электрическое поле
Закон Ома для участка цепи- Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
- Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.
Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками)
Электродвижущая сила- Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока.
- Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.
- Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):
- Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).
- Обобщенный закон Ома (Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС): сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи
- IR = U12 = φ1 – φ2 + = Δφ12 + ε
- Ток короткого замыкания:
- Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r.
- I1 = I2 = I
- U = U1 + U2 = IR
- R = R1 + R2
- При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников
- U1 = U2 = U
- I = I1 + I2
- При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
- Работа электрического тока:
- ΔA = UIΔt
- Закон Джоуля–Ленца:
- ΔQ = ΔA = RI2Δt
- Мощность электрического тока:
- Мощность выражается в ваттах (Вт).
- Полная мощность источника
- Мощность во внешней цепи
- Коэффициентом полезного действия источника
- Металлах
- Вакууме
- Полупроводниках
- Жидкостях
- Газах
- Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля.
- Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику не происходит переноса вещества, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.
- Носителями заряда в металлах являются электроны;
- Процесс образования носителей заряда – обобществление валентных электронов;
- Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника – выполняется закон Ома;
- Техническое применение электрического тока в металлах: обмотки двигателей, трансформаторов, генераторов, проводка внутри зданий, сети электропередачи, силовые кабели.
- Вакуум - сильно разреженный газ, в котором средняя длина свободного пробега частицы больше размера сосуда, то есть молекула пролетает от одной стенки сосуда до другой без соударения с другими молекулами.
- В результате в вакууме нет свободных носителей заряда, и электрический ток не возникает.
- Для создания носителей заряда в вакууме используют явление термоэлектронной эмиссии.
- ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ – это явление «испарения» электронов с поверхности нагретого металла
Электрический ток в полупроводниках
- При нагревании или освещении некоторые электроны приобретают возможность свободно перемещаться внутри кристалла, так что при приложении электрического поля возникает направленное перемещение электронов.
- полупроводники представляют собой нечто среднее между проводниками и изоляторами.
- У полупроводников с понижением температуры сопротивление возрастает и вблизи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами.
- Полупроводники - твердые вещества, проводимость которых зависит от внешних условий (в основном от нагревания и от освещения).
Зависимость удельного сопротивления ρ чистого полупроводника от абсолютной температуры T.
Выводы:- носители заряда – электроны и дырки;
- процесс образования носителей заряда – нагревание, освещение или внедрение примесей;
- закон Ома не выполняется;
- техническое применение – электроника.
- При повышении температуры или увеличении освещенности в кристалле возникнут свободные электроны (электроны проводимости).
- одновременно в местах разрыва связей образуются вакансии, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырок».
- Проводимость полупроводников при наличии примесей называется примесной проводимостью.
- Различают два типа примесной проводимости – электронную и дырочную проводимости.
- Если примесь имеет валентность большую, чем чистый полупроводник, то появляются свободные электроны.
- Проводимость –электронная,
- примесь донорная,
- полупроводник n – типа.
- Если примесь имеет валентность меньшую, чем чистый полупроводник, то появляются разрывы связей – дырки.
- Проводимость – дырочная,
- примесь акцепторная,
- полупроводник p – типа.
Атом мышьяка в решетке германия. Полупроводник n-типа.
Атом индия в решетке германия. Полупроводник p-типа.
Электронно-дырочный переход.- Электронно-дырочный переход (или n–p-переход) – это область контакта двух полупроводников с разными типами проводимости.
- При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается процесс диффузии: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область.
- Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости (так называемый запирающий слой) обычно достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний.
- Если n–p-переход соединить с источником так, чтобы положительный полюс источника был соединен с p-областью, а отрицательный с n-областью, то напряженность электрического поля в запирающем слое будет уменьшаться.
- Дырки из p-области и электроны из n-области, двигаясь навстречу друг другу, будут пересекать n–p-переход, создавая ток в прямом направлении.
- Сила тока через n–p-переход в этом случае будет возрастать при увеличении напряжения источника.
- Если полупроводник с n–p-переходом подключен к источнику тока так, что положительный полюс источника соединен с n-областью, а отрицательный – с p-областью, то напряженность поля в запирающем слое возрастает.
- Дырки в p-области и электроны в n-области будут смещаться от n–p-перехода, увеличивая тем самым концентрации неосновных носителей в запирающем слое.
- Ток через n–p-переход практически не идет.
- Напряжение, поданное на n–p-переход в этом случае называют обратным.
- Полупроводниковые приборы не с одним, а с двумя n–p-переходами называются транзисторами.
- Название происходит от сочетания английских слов: transfer – переносить и resistor – сопротивление.
- Обычно для создания транзисторов используют германий и кремний.
- Транзисторы бывают двух типов: p–n–p-транзисторы и n–p–n-транзисторы.
- В транзисторе n–p–n-типа основная германиевая пластинка обладает проводимостью p-типа, а созданные на ней две области – проводимостью n-типа.
- Пластинку транзистора называют базой (Б),
- одну из областей с противоположным типом проводимости – коллектором (К),
- вторую – эмиттером (Э).
- В условных обозначениях разных структур стрелка эмиттера показывает направление тока через транзистор.
Транзистор структуры p–n–p
Транзистор структуры n–p–n.
Включение в цепь транзистора p–n–p-структуры
Электрический ток в жидкостях- Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества.
- Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы.
- Электролитами являются водные растворы неорганических кислот, солей и щелочей, расплавы
- Сопротивление электролитов падает с ростом температуры, так как с ростом температуры растёт количество ионов.
Электролиз водного раствора хлорида меди.
Явление электролиза - это выделение на электродах веществ, входящих в электролиты;- Положительно заряженные ионы (анионы) под действием электрического поля стремятся к отрицательному катоду,
- а отрицательно заряженные ионы (катионы) - к положительному аноду.
- Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе:
- Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:
- m = kQ = kIt
- Величину k называют электрохимическим эквивалентом.
F = eNA = 96485 Кл / моль. |
F = eNA – постоянная Фарадея.
Вывод:- носители заряда – положительные и отрицательные ионы;
- процесс образования носителей заряда – электролитическая диссоциация;
- электролиты подчиняются закону Ома;
- Применение электролиза : получение цветных металлов (очистка от примесей - рафинирование); гальваностегия - получение покрытий на металле (никелирование, хромирование, золочение, серебрение и т.д. ); гальванопластика - получение отслаиваемых покрытий (рельефных копий).
- 2/3 Ом
- 1,5 Ом
- 3 Ом
- 6 Ом
- увеличилась в 2 раза
- увеличилась в 4 раза
- уменьшилась в 2 раза
- уменьшилась в 4 раза
- А и Г
- Б и В
- Б и Г
- В и Г
Ответ: _______________Вт
2420
P = U2 /R
(ГИА 2009 г.) 10. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, если R1 = 1 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 5 Ом?- 9 Ом
- 11 Ом
- 16 Ом
- 26 Ом
- 0,5 В
- 1,5 В
- 2 В
- 2,5 В
Прямая пропорциональная зависимость между силой тока в резисторе и
напряжением на концах резистора
- выполняется только для первого резистора
- выполняется только для второго резистора
- выполняется для обоих резисторов
- не выполняется для обоих резисторов
- 40 Кл
- 10-7 Кл
- 10 Кл
- 4.10-8 Кл
- Внутренняя энергия спирали увеличивается.
- Внутренняя энергия спирали уменьшается.
- Внутренняя энергия спирали не изменяется.
- Механическая энергия спирали увеличивается.
- 0,5 Ом
- 1 Ом
- 1,5 Ом
- 2 Ом
- 0,3 А.
- 0,4 А.
- 2,5 А.
- 6,4 А.
- только в А
- только в Б
- только в В
- и в А, и в Б, и в В
- показания обоих приборов увеличились
- показания обоих приборов уменьшились
- показания амперметра увеличились, вольтметра уменьшились
- показания амперметра уменьшились, вольтметра увеличились
- уменьшилась в 2 раза
- увеличилась в 4 раза
- уменьшилась в 4 раза
- не изменилась
- в обоих случаях электронной
- в I – электронной, во II – дырочной
- в I – дырочной, во II – электронной
- в обоих случаях дырочной
- не изменится
- увеличится в 2 раза
- увеличится в 4 раза
- уменьшится в 4 раза
- уменьшится в 3 раза
- уменьшится в 9 раз
- не изменится
- увеличится в 9 раз
- 2 Ом
- 0,5 Ом
- 2 мОм
- 500 Ом
- 0,03 Вт
- 0,9 Вт
- 3 Вт
- 30 Вт
- 14 Ом
- 8 Ом
- 7 Ом
- 6 Ом
- 0 Ом
- 0,5 Ом
- 1 Ом
- 2 Ом
- 0,125 Ом
- 2 Ом
- 16 Ом
- 8 Ом
- только ионами
- электронами и «дырками»
- электронами и ионами
- только электронами
- 12 В
- 6 В
- 4 В
- 2 В
- 2 А
- 3 А
- 5 А
- 10 А
- 8Q
- 4Q
- 2Q
- Q
- 8 Ом
- 6 Ом
- 5 Ом
- 4 Ом
- 135 Вт
- 67,5 Вт
- 45 Вт
- 20 Вт
- R
- 2R
- 3R
- 0
- 2,7
- 2
- 3
- 2,8
- 0,8 В
- 1,6 В
- 2,4 В
- 4,8 В
Какое напряжение покажет идеальный вольтметр, если его подключить параллельно резистору 3 Ом?
Используемая литература- Берков, А.В. и др. Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ 2010, Физика [Текст]: учебное пособие для выпускников. ср. учеб. заведений / А.В. Берков, В.А. Грибов. – ООО "Издательство Астрель", 2009. – 160 с.
- Касьянов, В.А. Физика, 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / В.А. Касьянов. – ООО "Дрофа", 2004. – 116 с.
- Мякишев, Г.Я. и др. Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / учебник для общеобразовательных школ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев . –" Просвещение ", 2009. – 166 с.
- Открытая физика [текст, рисунки]/ http://www.physics.ru
- Подготовка к ЕГЭ /http://egephizika
- Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/92/docs/
- Электрическое сопротивление, Материал из Википедии — свободной энциклопедии /http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
- Электрический ток. Электричество в доме и на даче / http://www.mukhin.ru/stroysovet/electro/001.html
- Физика. Персональный сайт Лукиновой Е.Н. Таблицы / http://fizluk.lunatic.kz/index.php?option=com_content&view=article&id=27&Itemid=30&lang=ru
- Мир ума, Развитие способностей человека. / Видео, Физика Электрический ток в различных средах / http://www.miruma.ru/elektricheskiy-tok-v-razlichnyih-sredah/
Физика - еще материалы к урокам:
- Презентация "Электрическое поле. Подготовка к ЕГЭ" 11 класс
- Презентация "Термодинамика. Подготовка к ЕГЭ" 11 класс
- Презентация "Импульс тела. Изменение импульса. Второй закон Ньютона в импульсной форме. Суммарный (полный) импульс системы тел"
- Конспект урока "Закон сохранения энергии в механике" 10 класс
- Контрольная работа "Практические основы астрономии"
- Презентация "Звуки в воде"