Закон Ома для полной цепи

Георг Ом (1787-1854) немецкий физик

Да, электричество – мой задушевный друг, Согреет, развлечет, прибавит света.

Повторение – ....

1. Что такое электрический ток?

2. Назовите какие частицы вы знаете?

3. Сколько вольт в 0,15кВ?

4. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?

• 4. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?
• 4. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?
• 4. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?

• Назовите приборы.
• Назовите приборы.
• Назовите приборы.
• Назовите приборы.

Как они соединены?

• Как они соединены?
• Как они соединены?
• Как они соединены?

Актуализация знаний.

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

Чем ты руководствовался, делая выбор?

Потребители электрического тока

Найдите формулу теплового действия электрического тока.

А =IUt

P=I U

Q=I 2 Rt

Творческие группы

Группа 1

Группа 2

лидер

Группа 3

лидер

лидер

Я брал куски цилиндрической проволоки произвольной длины из различных материалов и помещал их поочередно в цепь…

Георг Ом

… открытие Ома было скептически воспринято в научных кругах. Это отразилось и на развитии науки – скажем, законы распределения токов в разветвленных цепях были выведены Г. Кирхгофом лишь двадцать лет спустя, - и на научной карьере Ома

1. Почему раньше удлинитель исправно работал, а тут вдруг загорелся?

2. Какое явление произошло?

3. Какой закон необходимо исследовать для теоретического объяснения данного явления?

Актуализация знаний.

Вопрос

Закон Ома для участка цепи

1. Экспериментально докажите опыт № 1

Закон Ома для полной цепи

2. Экспериментально докажите опыт № 2

3. Какие величины связывает закон Ома?

4. Как формулируется закон Ома?

5. Напишите формулу закон Ома

6. Напишите единицы измерения

7. Вывод

Роль источника тока

Чтобы электрический ток в проводнике не прекращался, необходимо использовать устройство, которое переносило бы заряды от одного тела к другому в направлении, противоположном тому, в котором переносятся заряды электрическим полем. В качестве такого устройства используют источник тока .

Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

Существуют различные виды источников тока:

Механический источник тока

- механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

К ним относятся : электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака), динамо-машина, генераторы.

Тепловой источник тока

- внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

• Например, термоэлемент - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, тогда между другими концами этих проволок появится напряжение.
• Применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях.

Световой источник тока

- энергия света преобразуется в электрическую энергию.

Например, фотоэлемент - при освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.

Химический источник тока

- в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.

Например, гальванический элемент - в цинковый сосуд вставлен угольный стержень. Стержень помещен в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углем. В элементе используют клейстер из муки на растворе нашатыря. При взаимодействии нашатыря с цинком, цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень - положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд - отрицательным электродом.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания.

Аккумуляторы - в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах.

Почему же проводники нагреваются?

Рассмотрим на примере движении одного электрона по проводнику

Электрический ток в металлическом проводнике – это упорядоченное движение

электронов. Провод - это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь»

между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам , заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия

ионов увеличивается , следовательно увеличивается внутренняя энергия проводника ,

и следовательно его температура. А это и значит что, проводник нагревается

БАТАРЕЯ

Давайте обсудим

• Что такое сторонние силы?

Любые неэлектростатические силы, действующие на заряженные частицы, принято называть сторонними силами . Т.о. на заряды внутри источника, помимо кулоновских, действуют сторонние силы и осуществляют перенос заряженных частиц против кулоновских.

Необходим источник тока, в котором действуют силы неэлектростатического происхождения

→

F к

Силы электростатического

происхождения не могут создать и поддерживать на концах проводника постоянную разность потенциалов (электростатические силы – консервативные силы)

е

-

+

→

→

В

А

е

F ст

F к

происхождения, способные поддерживать разность потенциалов на концах проводника

0 + - + + ε 2 ε 4 0 Направление обхода - - - + ε = ε 1 - ε 2 - ε 3 + ε 4 ε 3 " width="640"

Для характеристики способности сторонних сил создавать большую или меньшую разность потенциалов на источнике тока введено понятие электродвижущей силы

А ст

___

ε =

q

[ ε ]=B

ε 1 0

+

-

+

+

ε 2

ε 4 0

Направление

обхода

-

-

-

+

ε = ε 1 - ε 2 - ε 3 + ε 4

ε 3

ЭДС источника равна разности потенциалов на его полюсах при разомкнутой внешней цепи

ε

2

Участок цепи, содержащий источник тока, называют неоднородным

1

-

+

φ 1

φ 2

А=А к +А ст

Напряжение на участке цепи, содержащим источник тока, равно отношению работы перемещения заряда, совершаемой как силами Кулона, так и сторонними силами, к величине перемещенного заряда

A к

A c т

А

__

___

__

=

+

q

q

q

U = φ 1 - φ 2 + ε

Напряжение на данном участке цепи равно сумме разности потенциалов и ЭДС, действующей на этом участке

Если на участке цепи не действует ЭДС (нет источника тока)

U = φ 1 - φ 2

Если концы участка, содержащего источник тока, соединить, то их потенциал станет одинаков

U = ε

В замкнутой цепи напряжение на внешнем и внутреннем ее участках равно ЭДС источника тока

ε = U внеш + U внутр

φ 1 - φ 2 + ε

U

_______

__

=

R общ

R общ

ε

R

U

__

I

- сила тока в неоднородном участке цепи

=

r

R

r – внутреннее

сопротивление

R - внешнее

сопротивление

R+r – полное

сопротивление

цепи

Закон Ома для неоднородного

участка цепи

φ 1 - φ 2 + ε

_______

=

I

R + r

Сила тока в неоднородном участке цепи прямо пропорциональна сумме разности потенциалов на его концах и действующей в нем ЭДС и обратно пропорциональна сопротивлению участка

Если цепь замкнута и содержит источник тока с ЭДС и внутренним сопротивлением, то напряжение на всей цепи равно ЭДС источника (разность потенциалов на замкнутых концах равна нулю),а полное сопротивление равно сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи

ε

___

Закон Ома для полной цепи

I

=

R + r

Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи

Одинаковыми считаются источники с одинаковыми ЭДС и внутренними сопротивлениями

Последовательное соединение одинаковых

источников тока

ε

N

_____

=

I

R + Nr

Параллельное соединение одинаковых источников тока

Короткое замыкание – замыкание

полюсов

источника

тока на пренебрежимо малое сопротивление

ε

__

I к.з.

=

ε

r

_____

I

=

r

__

R +

N

Вычислите токи короткого замыкания

Источник тока

Гальванический элемент

ε ,В

1,5

Аккумулятор

r , Ом

I к.з., А

1

6

Осветительные сети

100

0,01

0,001

1,5

600

100 000

Виды предохранителей

• Плавкие
• Автоматические
• Сетевые фильтры
• Щитки автоматические

Щиток автоматический

Как изменились показания амперметра и вольтметра при движении ползунка реостата вверх?

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!