Презентация "Постоянный электрический ток. Основные понятия и законы постоянного тока"

Ток – это от слова «течь». Как известно, течь могут жидкости. Что же тогда такое «электрический ток»? Практически 200 лет физики считали, что электрический ток – это некая невидимая жидкость. И лишь в конце 19 века был найден ответ на этот вопрос физиком Джозефом Джоном Томпсоном, за что он получил Нобелевскую премию. Он обнаружил частицы, направленное движение которых мы и называем током, – электроны. И хотя ток не является направленным движением только электронов, но в металлах это действительно так. Носителями тока в металлических проводниках являются свободные электроны.

Электрический ток — направленное, упорядоченное движение электрических зарядов.

Необходимым условием возникновения электрического тока в проводнике является разность потенциалов на его концах или напряжение (U) между двумя его точками.

Устройство, способное создавать необходимую для существования тока разность потенциалов называют источником тока.

Физические величины, характеризующие электрический ток

Сила тока:

- среднее значение:

где для постоянного тока

- мгновенное значение:

где производная функции по переменной t

Плотность тока:

скалярный вид:

j

где площадь поперечного сечения,

e - значение заряда электрона,

- средняя скорость движения свободных электронов,

n - концентрация свободных электронов в цилиндрическом объёме:

Электрическое сопротивление

R

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи с источником

Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений всех проводников и внутреннего сопротивления источника.

Сила тока, протекающего через проводник (участок цепи без источника), прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Закон Ома для участка цепи (без источника) или для проводника

Соединённые вместе источник тока, проводники и измерительные приборы образуют так называемую электрическую цепь. При этом вся часть электрической цепи, не включая источник тока, называется внешней цепью, а сам источник и его «внутренности» называют внутренней цепью. Полное сопротивление внешней цепи и есть Rобщ в первом законе Ома.

Объединив первый и второй законы Ома, получим довольно важное соотношение:

Возможно и такое, что полюсы источника будут соединены друг с другом просто пустым проводом. А сопротивление проводов мы считаем пренебрежимо малым. Тогда Rобщ = 0 и через источник потечёт максимальной силы ток – это ток короткого замыкания. Такая ситуация опасна как для источника, так и для проводника. Оба могут перегреться и расплавиться. Сила такого тока определяется так:

Ток короткого замыкания

Важные факты

• Через конденсатор электрический ток протекает только в процессе его зарядки. Как только конденсатор заряжается, ток через конденсатор не течёт. При этом заряженный конденсатор имеет напряжение между пластинами такое же, как и напряжение между двумя точками, к которым он подключён.

• Устройство, имеющее постоянное сопротивление, не зависящее ни от тока, ни от времени, ни от температуры, называется резистором. Сопротивление резистора изменяется только в случае замены на другой резистор с другим сопротивлением.

Важные факты

• Устройство, сопротивление которого можно изменять в определённых пределах, называется реостатом. Его сопротивление изменяется различными способами. Но основной, который встречается в задачах, – изменение положения ползунка, то есть изменение длины проводника.