Aké podmienky sú nevyhnutné pre existenciu elektrického prúdu. Elektrický prúd a podmienky jeho existencie. Sily tretích strán. Elektromotorická sila a napätie

Sekcie: fyzika

Ciele lekcie.

Návod:

formovanie vedomostí žiakov o podmienkach vzniku a existencie elektrického prúdu.

vyvíja sa:

rozvoj logického myslenia, pozornosti, zručnosti využívať získané poznatky v praxi.

Vzdelávacie:

vytváranie podmienok pre prejav samostatnosti, pozornosti a sebaúcty.

Vybavenie.

1. Galvanické články, batéria, generátor, kompas.
2. Karty (v prílohe).
3. Demonštračný materiál (portréty vynikajúcich fyzikov Ampère, Volta; plagáty „Elektrina“, „Elektrické náboje“).

Ukážky:

1. Pôsobenie elektrického prúdu vo vodiči na magnetickú ihlu.
2. Prúdové zdroje: galvanické články, batéria, generátor.

Plán lekcie

1. Organizačný moment.

2. úvod učiteľ.

3. Príprava na vnímanie nového materiálu.

4. Učenie sa nového materiálu.

a) prúdové zdroje;

b) pôsobenie elektrického prúdu;

c) fyzický operát „Kráľovná elektriny“;

d) vyplnenie tabuľky „Elektrický prúd“;

e) bezpečnostné opatrenia pri práci s elektrickými spotrebičmi.

5. Zhrnutie lekcie.

6. Reflexia.

7. Domáce úlohy:

a) Na základe poznatkov získaných na hodinách životnej bezpečnosti, špeciálnych technológií si vypracujte a zapíšte do zošita poznámku „Bezpečnostné opatrenia pri práci s elektrospotrebičmi“

b) Samostatná úloha: Vypracujte správu o využití zdroja energie v bežnom živote a technike.

1. Organizačný moment

Označte prítomnosť žiakov, pomenujte tému hodiny, cieľ.

2. Úvodný prejav učiteľa

Slová elektrina, elektrický prúd poznáme už od raného detstva. Elektrický prúd sa používa v našich domácnostiach, v doprave, vo výrobe, v osvetľovacej sieti.

Ale čo je elektrický prúd, aká je jeho povaha, nie je ľahké pochopiť.

Slovo elektrina pochádza zo slova elektrón, ktoré sa z gréčtiny prekladá ako jantár. Jantár je fosílna živica starých ihličnatých stromov. Slovo prúd znamená tok alebo pohyb niečoho.

3. Príprava na vnímanie nového materiálu

Otázky úvodného rozhovoru.

Aké dva typy nábojov existujú v prírode? Ako spolu interagujú?

Odpoveď: V prírode existujú dva typy nábojov: kladné a záporné.

Pozitívne nosiče náboja sú protóny, negatívne nosiče náboja sú elektróny. Podobne nabité častice sa navzájom odpudzujú, opačne nabité častice sa priťahujú.

Existuje elektrické pole okolo elektrónu?

Odpoveď: Áno, okolo elektrónu je elektrické pole.

Čo sú voľné elektróny?

Odpoveď: Toto sú elektróny najvzdialenejšie od jadra, môžu sa voľne pohybovať medzi atómami.

4. Učenie sa nového materiálu

a) Aktuálne zdroje.

Na stole sú špeciálne zariadenia. Ako sa volajú? Na čo sú potrebné?

Odpoveď: Sú to galvanické články, batéria, generátor – všeobecný názov pre prúdové zdroje. Sú potrebné na dodávanie elektrickej energie, vytváranie elektrického poľa vo vodiči.

Vieme, že existujú nabité častice, elektróny a protóny, vieme, že existujú zariadenia nazývané zdroje prúdu.

b) Pôsobenie elektrického prúdu.

Povedzte mi, ako môžeme pochopiť, že v obvode je elektrický prúd, akými činnosťami?

Odpoveď: Elektrický prúd má rôzne typy pôsobenia:

• Tepelný - ohrieva sa vodič, ktorým preteká elektrický prúd (elektrický sporák, žehlička, žiarovka, spájkovačka).
• Chemický účinok prúdu možno pozorovať pri prechode elektrického prúdu cez roztok síranu meďnatého - uvoľňovanie medi z roztoku vitriolu, chrómovanie, niklovanie.
• Fyziologické - kontrakcie svalov ľudí a zvierat, cez ktoré prešiel elektrický prúd.
• Magnetický - keď elektrický prúd prechádza vodičom, ak je v blízkosti umiestnená magnetická ihla, môže sa odchýliť. Táto akcia je hlavná. Preukázanie skúseností: batéria, žiarovka, spojovacie vodiče, kompas.

c) Fyzický operát „Queen Electricity“. (Príloha č. 1)

Teraz vám seniorky predstavia operetu „Kráľovná elektriny“. Nezabudnite na ruské ľudové príslovie „Rozprávka je lož, ale je v nej náznak, poučenie pre dobrých ľudí“. To znamená, že nielen počúvate a sledujete, ale si z toho aj beriete určité informácie. Vašou úlohou je zapísať čo najviac fyzikálnych pojmov, ktoré sa vyskytujú v znázornení.

d) Vyplnenie tabuľky „Elektrický prúd“. (Príloha č. 2)

Povedz mi, ktorý jeden pojem spája všetky výrazy, ktoré si napísal?

Odpoveď: elektrický prúd.

Začnime vypĺňať tabuľku "Elektrický prúd".

Vyplňovaním tabuľky si zhrňme poznatky získané na hodine a získajme nové informácie.

V procese vypĺňania tabuľky dospejeme k záveru, aké podmienky sú potrebné na vytvorenie elektrického prúdu.

• Prvou podmienkou je prítomnosť voľných nabitých častíc.
• Druhou podmienkou je prítomnosť elektrického poľa vo vnútri vodiča.

e) Bezpečnostné opatrenia pri práci s elektrickými spotrebičmi.

Kde sa v priemyselnej praxi stretávate s využitím elektrického prúdu? Odpovede študentov.

Odpoveď: Pri práci s elektrickými spotrebičmi.

Zakázané.

• Choďte po zemi a držte elektrické spotrebiče zapojené do siete. Zvlášť nebezpečné je chodiť naboso po mokrej pôde.
• Vstúpte do elektrických a iných elektrických miestností.
• Vezmite si zlomené, holé, visiace a ležiace na uzemňovacích drôtoch.
• Zatĺkajte klince do steny na mieste, kde sa môžu nachádzať skryté rozvody. V tejto chvíli je smrteľne nebezpečné uzemniť batérie ústredného kúrenia, zásobovanie vodou.
• Vŕtanie stien v miestach prípadných elektrických rozvodov.
• Maľujte, natierajte, umývajte steny vonkajšími alebo skrytými živými rozvodmi.
• Pracujte so zapnutými elektrickými spotrebičmi v blízkosti batérií alebo vodovodných potrubí.
• Práca s elektrospotrebičmi, výmena žiaroviek, státie na kúpeľni.
• Práca s chybnými elektrickými spotrebičmi.
• Opravte pokazené elektrické spotrebiče.

5. Zhrnutie lekcie

Podľa fyzikálnych zákonov sa čas neúprosne posúva vpred a naša hodina dospela k logickému záveru.

Zhrňme si našu lekciu.

Čo je podľa vás elektrický prúd?

Odpoveď: Elektrický prúd je riadený pohyb nabitých častíc.

Aké podmienky sú potrebné na vytvorenie elektrického prúdu?

Odpoveď: Prvou podmienkou je prítomnosť voľných nabitých častíc.

Druhou podmienkou je prítomnosť elektrického poľa vo vnútri vodiča.

6. Reflexia

7. Domáce úlohy

a) Na základe poznatkov získaných na hodinách bezpečnosti života, špeciálnych technológií si vypracujte a zapíšte do zošita poznámku „Bezpečnostné opatrenia pri práci s elektrospotrebičmi“.

b) Samostatná úloha: Vypracujte správu o využití zdroja energie v bežnom živote a technike. (

Nabíjanie v pohybe. Môže mať podobu náhleho výboja statickej elektriny, napríklad blesku. Alebo to môže byť riadený proces v generátoroch, batériách, solárnych resp palivové články. Dnes zvážime samotný pojem "elektrický prúd" a podmienky existencie elektrického prúdu.

Elektrická energia

Väčšina z Elektrina, ktorú používame, prichádza vo forme striedavého prúdu z elektrickej siete. Vytvárajú ho generátory, ktoré pracujú podľa Faradayovho zákona indukcie, vďaka čomu môže meniace sa magnetické pole indukovať vo vodiči elektrický prúd.

Generátory majú rotujúce cievky drôtu, ktoré pri rotácii prechádzajú cez magnetické polia. Keď sa cievky otáčajú, otvárajú a zatvárajú sa vzhľadom na magnetické pole a vytvárajú elektrický prúd, ktorý mení smer pri každej zákrute. Prúd prechádza celým cyklom tam a späť 60-krát za sekundu.

Generátory môžu byť poháňané parnými turbínami vykurovanými uhlím, zemným plynom, ropou alebo jadrovým reaktorom. Z generátora prúd prechádza cez sériu transformátorov, kde sa zvyšuje jeho napätie. Priemer drôtov určuje množstvo a silu prúdu, ktoré môžu prenášať bez prehriatia a plytvania energiou a napätie je obmedzené iba tým, ako dobre sú vedenia izolované od zeme.

Je zaujímavé poznamenať, že prúd je prenášaný iba jedným drôtom, nie dvoma. Jeho dve strany sú označené ako pozitívne a negatívne. Keďže sa však polarita striedavého prúdu mení 60-krát za sekundu, majú iné názvy - horúce (hlavné elektrické vedenia) a uzemnené (prechádzajúce pod zemou, aby sa okruh dokončil).

Prečo je potrebná elektrina?

Elektrina má mnoho spôsobov využitia: dokáže osvetliť váš dom, vyprať a vysušiť oblečenie, zdvihnúť garážové dvere, prevariť vodu v rýchlovarnej kanvici a napájať ďalšie domáce potreby, ktoré nám veľmi uľahčujú život. Čoraz dôležitejšia je však schopnosť prúdu prenášať informácie.

Keď je počítač pripojený k internetu, spotrebuje len malú časť elektrického prúdu, ale bez toho je to niečo moderný človek nereprezentuje jeho život.

Pojem elektrického prúdu

Podobne ako riečny prúd, prúd molekúl vody, aj elektrický prúd je prúd nabitých častíc. Čo to spôsobuje a prečo to nejde vždy tým istým smerom? Keď počujete slovo flow, čo sa vám vybaví? Možno to bude rieka. Je to dobrá asociácia, pretože to je dôvod, prečo elektrický prúd dostal svoje meno. Je to veľmi podobné prúdeniu vody, len namiesto toho, aby sa molekuly vody pohybovali pozdĺž kanála, nabité častice sa pohybujú pozdĺž vodiča.

Medzi podmienky potrebné na existenciu elektrického prúdu patrí položka, ktorá zabezpečuje prítomnosť elektrónov. Atómy vo vodivom materiáli majú veľa týchto voľných nabitých častíc, ktoré plávajú okolo a medzi atómami. Ich pohyb je náhodný, takže nedochádza k žiadnemu toku v žiadnom danom smere. Čo je potrebné na existenciu elektrického prúdu?

Medzi podmienky existencie elektrického prúdu patrí prítomnosť napätia. Keď sa aplikuje na vodič, všetky voľné elektróny sa budú pohybovať rovnakým smerom a vytvárajú prúd.

Zaujíma vás elektrický prúd

Je zaujímavé, že keď sa elektrická energia prenáša cez vodič rýchlosťou svetla, samotné elektróny sa pohybujú oveľa pomalšie. V skutočnosti, ak by ste pokojne kráčali vedľa vodivého drôtu, vaša rýchlosť by bola 100-krát vyššia, ako sa pohybujú elektróny. Je to spôsobené tým, že nepotrebujú prekonávať obrovské vzdialenosti, aby si navzájom odovzdávali energiu.

Jednosmerný a striedavý prúd

Dve sú dnes široko používané. odlišné typy prúd - konštantný a premenlivý. V prvom sa elektróny pohybujú jedným smerom, z "negatívnej" strany na "pozitívnu". Striedavý prúd tlačí elektróny tam a späť a mení smer toku niekoľkokrát za sekundu.

Generátory používané v elektrárňach na výrobu elektriny sú určené na výrobu striedavého prúdu. Pravdepodobne ste si nikdy nevšimli, že svetlo vo vašom dome skutočne bliká, keď sa mení aktuálny smer, ale deje sa to príliš rýchlo na to, aby to oči rozpoznali.

Aké sú podmienky pre existenciu jednosmerného elektrického prúdu? Prečo potrebujeme oba typy a ktorý z nich je lepší? Toto sú dobré otázky. Skutočnosť, že stále používame oba typy prúdu, naznačuje, že oba slúžia na špecifické účely. Už v 19. storočí bolo jasné, že efektívny prenos energie na veľké vzdialenosti medzi elektrárňou a domom je možný len pri veľmi vysokom napätí. Problémom však bolo, že posielanie skutočne vysokého napätia bolo pre ľudí mimoriadne nebezpečné.

Riešením tohto problému bolo znížiť stres mimo domova predtým, ako ho pošlete dovnútra. Dodnes sa jednosmerný elektrický prúd používa na prenos na veľké vzdialenosti, hlavne kvôli jeho schopnosti ľahko sa premieňať na iné napätia.

Ako funguje elektrický prúd

Medzi podmienky existencie elektrického prúdu patrí prítomnosť nabitých častíc, vodiča a napätia. Mnohí vedci študovali elektrinu a zistili, že existujú dva jej typy: statická a prúdová.

Je to druhý, ktorý hrá obrovskú úlohu V Každodenný život akákoľvek osoba, pretože predstavuje elektrický prúd, ktorý prechádza obvodom. Používame ho denne na napájanie našich domovov a ďalšie.

Čo je elektrický prúd?

Keď elektrické náboje cirkulujú v obvode z jedného miesta na druhé, vzniká elektrický prúd. Medzi podmienky existencie elektrického prúdu patrí okrem nabitých častíc aj prítomnosť vodiča. Najčastejšie ide o drôt. Jeho obvod je uzavretý obvod, v ktorom prúdi prúd zo zdroja energie. Keď je okruh otvorený, nemôže cestu dokončiť. Napríklad, keď je svetlo vo vašej izbe vypnuté, okruh je otvorený, ale keď je okruh zatvorený, svetlo svieti.

Aktuálny výkon

Podmienky existencie elektrického prúdu vo vodiči do značnej miery ovplyvňuje taká charakteristika napätia, ako je výkon. Toto je miera toho, koľko energie sa spotrebuje za dané časové obdobie.

Existuje mnoho rôznych jednotiek, ktoré možno použiť na vyjadrenie tejto charakteristiky. Avšak elektrická energia takmer merané vo wattoch. Jeden watt sa rovná jednému joulu za sekundu.

Elektrický náboj v pohybe

Aké sú podmienky existencie elektrického prúdu? Môže mať podobu náhleho výboja statickej elektriny, ako je blesk alebo iskra z trenia o vlnenú handričku. Častejšie však, keď hovoríme o elektrickom prúde, máme na mysli viac kontrolovanú formu elektriny, vďaka ktorej fungujú svetlá a spotrebiče. Väčšinu elektrického náboja nesú negatívne elektróny a kladné protóny v atóme. Tí druhí sú však väčšinou imobilizovaní vo vnútri atómové jadrá, takže prácu na presune náboja z jedného miesta na druhé vykonávajú elektróny.

Elektróny vo vodivom materiáli, ako je kov, sa môžu do značnej miery voľne pohybovať z jedného atómu na druhý pozdĺž svojich vodivých pásov, čo sú vyššie dráhy elektrónov. Dostatočná elektromotorická sila alebo napätie vytvára nerovnováhu náboja, ktorá môže spôsobiť pohyb elektrónov cez vodič vo forme elektrického prúdu.

Ak nakreslíme analógiu s vodou, vezmite si napríklad potrubie. Keď otvoríme ventil na jednom konci, aby sa voda dostala do potrubia, nemusíme čakať, kým sa voda dostane až na koniec potrubia. Na druhom konci dostaneme vodu takmer okamžite, pretože prichádzajúca voda tlačí vodu, ktorá je už v potrubí. To sa deje v prípade elektrického prúdu v drôte.

Elektrický prúd: podmienky existencie elektrického prúdu

Elektrický prúd sa zvyčajne považuje za tok elektrónov. Keď sú dva konce batérie navzájom spojené kovovým drôtom, táto nabitá hmota prechádza drôtom z jedného konca (elektródy alebo pólu) batérie na opačný. Nazvime teda podmienky existencie elektrického prúdu:

1. nabité častice.
2. Dirigent.
3. Zdroj napätia.

Nie všetko je však také jednoduché. Aké podmienky sú potrebné na existenciu elektrického prúdu? Na túto otázku možno podrobnejšie odpovedať zvážením nasledujúcich charakteristík:

• Potenciálny rozdiel (napätie). Toto je jeden z predpokladov. Medzi týmito 2 bodmi musí byť potenciálny rozdiel, čo znamená, že odpudivá sila, ktorú vytvárajú nabité častice na jednom mieste, musí byť väčšia ako ich sila v inom bode. Zdroje napätia sa vo všeobecnosti v prírode nenachádzajú a elektróny sú distribuované v životné prostredie pomerne rovnomerne. Napriek tomu sa vedcom podarilo vynájsť určité typy zariadení, kde sa tieto nabité častice môžu hromadiť, čím sa vytvorí veľmi potrebné napätie (napríklad v batériách).
• Elektrický odpor (vodič). Toto je druhá dôležitá podmienka, ktorá je nevyhnutná pre existenciu elektrického prúdu. Toto je dráha, po ktorej sa pohybujú nabité častice. Ako vodiče pôsobia len tie materiály, ktoré umožňujú voľný pohyb elektrónov. Tí, ktorí túto schopnosť nemajú, sa nazývajú izolanty. Napríklad kovový drôt bude vynikajúcim vodičom, zatiaľ čo jeho gumený plášť bude vynikajúcim izolantom.

Po starostlivom preštudovaní podmienok pre vznik a existenciu elektrického prúdu dokázali ľudia skrotiť tento silný a nebezpečný prvok a nasmerovať ho v prospech ľudstva.

Účinky elektrického prúdu sú javy, ktoré elektrický prúd spôsobuje. Z nich môžete posúdiť prítomnosť prúdu.

Pokovovanie niektorých kovov tenkou vrstvou iných (niklovanie, chrómovanie, medenie, striebrenie, zlátenie atď.) - galvanické pokovovanie

Sila prúdu Účinok prúdu na ľudské telo 0 - 0,5 m A Neprítomný 0,5 - 2 m A Strata citlivosti 2 - 10 m A Bolesť, svalové kontrakcie 10 - 20 m A Rastúci účinok na svaly, niektoré poškodenia 16 m A Prúd, nad ktorým sa už človek nemôže zbaviť elektród 20 -100 m A Dýchacia paralýza 100 m A - 3 A Smrteľná komorová fibrilácia (je nutná okamžitá resuscitácia) Viac ako 3 A Zastavenie srdca. (Ak bol šok krátky, srdce je možné resuscitovať.) Ťažké popáleniny.

Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc. Pre existenciu elektrického prúdu sú potrebné nasledujúce podmienky: 1. Prítomnosť voľných elektrických nábojov vo vodiči; 2. Prítomnosť externého elektrické pole pre dirigenta.

Vedú kvapaliny elektrický prúd? Elektrolyty - roztoky solí, zásad alebo kyselín schopné viesť elektrický prúd. Elektrický prúd v elektrolyte (kvapaline) je riadený pohyb iónov v elektrickom poli. (m=súprava)

Porovnajte experimenty uskutočnené na obrázkoch. Čo majú skúsenosti spoločné a v čom sa líšia? Ak chcete vytvoriť e-mail polia využívajú zdroj prúdu – zariadenie, v ktorom sa akýkoľvek druh energie premieňa na elektrickú energiu. Zariadenia, ktoré oddeľujú náboje, t.j. vytvárajú elektrické pole, sa nazývajú zdroje prúdu.

Prvá elektrická batéria sa objavila v roku 1799. Vynašiel ho taliansky fyzik Alessandro Volta (1745 - 1827) - taliansky fyzik, chemik a fyziológ, vynálezca zdroja konštantného elektrického prúdu. Jeho prvý prúdový zdroj - "voltaický stĺp" bol postavený v prísnom súlade s jeho teóriou "kovovej" elektriny. Volta na seba striedavo položil niekoľko desiatok malých zinkových a strieborných kruhov a medzi ne položil papier navlhčený slanou vodou.

Batéria (batéria) - všeobecný názov pre zdroj elektrickej energie pre autonómne napájanie prenosného zariadenia. Môže to byť jeden galvanický článok, batéria alebo ich spojenie do batérie na zvýšenie napätia.

Batéria - chemický zdroj opätovne použiteľný prúd. Ak sú dve uhlíkové elektródy umiestnené v soľnom roztoku, galvanometer neukazuje prítomnosť prúdu. Ak je batéria vopred nabitá, môže byť použitá ako nezávislý zdroj prúdu. Existujú rôzne typy batérií: kyselinové a alkalické. V nich sú v dôsledku toho oddelené aj nálože chemické reakcie. Elektrické batérie sa používajú na skladovanie energie a autonómne napájanie rôznych spotrebiteľov.

Uzavreté malé batérie (GMA). GMA sa používajú pre maloodberateľov elektrickej energie (telefónne rádiá, prenosné rádiové prijímače, elektronické hodinky, meracie prístroje, mobilné telefóny atď.).

Batéria (z lat. akumulátor - kolektor) - zariadenie na uchovávanie energie za účelom jej následného využitia.

Elektroforový stroj predtým koniec XVIII storočia boli všetky technické prúdové zdroje založené na elektrifikácii trením. Najúčinnejším z týchto zdrojov bol elektroforový stroj (kotúče stroja sa otáčajú v opačných smeroch. V dôsledku trenia kief o disky sa na vodičoch stroja hromadia náboje opačného znamienka) Mechanický zdroj prúdu - mechanická energia sa premieňa na elektrickú energiu.

Elektromechanický generátor. Poplatky sú oddelené vyhotovením mechanická práca. Používa sa na výrobu priemyselnej elektriny. Generátor (z lat. generátor - výrobca) - zariadenie, prístroj alebo stroj, ktorý vyrába produkt.

Termočlánok Termočlánok Termočlánok (termočlánok) - z jednej hrany musia byť spájkované dva drôty z rôznych kovov, potom sa spájkovací bod zahreje, potom sa v nich objaví prúd. Náboje sa oddelia, keď sa spoj zahreje. Termoprvky sa používajú v tepelných snímačoch a v geotermálnych elektrárňach ako snímač teploty. Zdroj tepelného prúdu - vnútornej energie premenená na elektrickú energiu

Fotočlánok Solárna batéria Fotočlánok. Keď sú niektoré látky osvetlené svetlom, objaví sa v nich prúd, svetelná energia sa premení na elektrickú energiu. V tomto zariadení sú náboje oddelené pôsobením svetla. Solárne panely sú tvorené fotovoltaickými článkami. Používajú sa v solárnych batériách, svetelných senzoroch, kalkulačkách, videokamerách. Svetelná energia sa premieňa na elektrickú energiu pomocou solárnych panelov.

Klasifikácia zdrojov prúdu Zdroj prúdu Fotočlánok Spôsob oddelenia náboja Aplikácia Pôsobenie svetla Solárne batérie Vykurovanie Termočlánok Meranie teploty prechodov Vykonávanie elektromechaniky. Výroba mechanického generátora na priemyselnú elektrinu. energie Práca Galvanické pokovovanie Chemické baterky, Rádiá s reakčným prvkom Akumulátor Chemické autá Reakcia

Prúdová sila je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje pôsobenie prúdu I n Označené - n Merané v ampéroch - A n Meracím zariadením je ampérmeter, zapája sa do série. n Zariadenie na reguláciu - reostat.

Prečo klesá odpor? n Vzdialenosť v diagrame od hrotu šípky k pólu reostatu je vzdialenosť, ktorú náboj prejde po drôte s vysokým odporom. Posunutím posúvača reostatu doľava znížime túto vzdialenosť a tým aj odpor obvodu.

Definícia intenzity prúdu: Intenzita prúdu je fyzikálna veličina ukazujúca, koľko náboja prešlo prierezom vodiča za jednotku času.

Jednotka prúdu ANDRE-MARI AMPERE (1775 - 1836) - francúzsky fyzik a matematik. Prúd v kovovom vodiči je

Napätie je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje prácu elektrického poľa pri pohybe náboja. n Označené - U Merané vo voltoch - V n Prístroj na meranie voltmetra, zapojený paralelne. n

Pre existenciu jednosmerného elektrického prúdu je potrebná prítomnosť voľných nabitých častíc a prítomnosť zdroja prúdu. v ktorom sa uskutočňuje premena akéhokoľvek druhu energie na energiu elektrického poľa.

Aktuálny zdroj - zariadenie, v ktorom sa akýkoľvek druh energie premieňa na energiu elektrického poľa. V zdroji prúdu pôsobia vonkajšie sily na nabité častice v uzavretom okruhu. Dôvody výskytu vonkajších síl v rôznych zdrojoch prúdu sú rôzne. Napríklad v batériách a galvanických článkoch vznikajú vonkajšie sily v dôsledku prúdenia chemických reakcií, v generátoroch elektrární vznikajú pri pohybe vodiča v magnetickom poli, vo fotočlánkoch - pri pôsobení svetla na elektróny v kovoch a polovodičoch.

Elektromotorická sila zdroja prúdu nazývaný pomer práce vonkajších síl k hodnote kladného náboja preneseného zo záporného pólu zdroja prúdu na kladný.

Základné pojmy.

Súčasná sila - skalárna fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru náboja, ktorý prešiel vodičom, k času, za ktorý tento náboj prešiel.

Kde ja - sila prúdu, q - výška poplatku (množstvo elektriny), t - účtovať čas prepravy.

súčasná hustota - vektorová fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru sily prúdu k ploche prierezu vodiča.

Kde j -súčasná hustota, S - prierezová plocha vodiča.

Smer vektora prúdovej hustoty sa zhoduje so smerom pohybu kladne nabitých častíc.

Napätie - skalárna fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru celkovej práce Coulomba a vonkajších síl pri pohybe kladného náboja v oblasti k hodnote tohto náboja.

Kde A - plná práca tretích strán a Coulombových síl, q - nabíjačka.

Elektrický odpor - fyzikálna veličina charakterizujúca elektrické vlastnosti časti obvodu.

Kde ρ - špecifický odpor vodiča, l - dĺžka časti vodiča, S - prierezová plocha vodiča.

Vodivosť je prevrátená hodnota odporu

Kde G - vodivosť.

Ohmove zákony.

Ohmov zákon pre homogénny úsek reťazca.

Intenzita prúdu v homogénnom úseku obvodu je priamo úmerná napätiu pri konštantnom odpore sekcie a nepriamo úmerná odporu sekcie pri konštantnom napätí.

Kde U - napätie v oblasti R - odpor sekcie.

Ohmov zákon pre ľubovoľnú časť obvodu obsahujúcu zdroj jednosmerného prúdu.

Kde φ 1 - φ 2 + ε = U napätie v danej časti obvodu,R - elektrický odpor daného úseku obvodu.

Ohmov zákon pre úplný obvod.

Intenzita prúdu v kompletnom obvode sa rovná pomeru elektromotorickej sily zdroja k súčtu odporov vonkajšej a vnútornej časti obvodu.

Kde R - elektrický odpor vonkajšej časti obvodu, r - elektrický odpor vnútorného úseku obvodu.

Skrat.

Z Ohmovho zákona pre úplný obvod vyplýva, že sila prúdu v obvode s daným zdrojom prúdu závisí len od odporu vonkajšieho obvodu R.

Ak je na póly zdroja prúdu pripojený vodič s odporom R<< r, potom iba EMF zdroja prúdu a jeho odpor určí hodnotu prúdu v obvode. Táto hodnota intenzity prúdu bude limitom pre tento zdroj prúdu a nazýva sa skratový prúd.

Elektromotorická sila. Akýkoľvek zdroj prúdu je charakterizovaný elektromotorickou silou alebo v skratke EMF. Takže na okrúhlej batérii do baterky je napísané: 1,5 V. Čo to znamená? Spojte vodičom dve kovové guľôčky nesúce náboje opačného znamienka. Pod vplyvom elektrického poľa týchto nábojov vzniká vo vodiči elektrický prúd ( obr.15.7). Ale tento prúd bude veľmi krátkodobý. Náboje sa rýchlo navzájom neutralizujú, potenciály guľôčok sa stanú rovnakými a elektrické pole zmizne.

Sily tretích strán. Aby bol prúd konštantný, je potrebné udržiavať konštantné napätie medzi guľôčkami. To si vyžaduje zariadenie aktuálny zdroj), ktorý by presúval náboje z jednej gule do druhej v smere opačnom ako je smer síl pôsobiacich na tieto náboje z elektrického poľa guľôčok. V takomto zariadení musia okrem elektrických síl pôsobiť na náboje aj sily neelektrostatického pôvodu ( obr.15.8). Iba jedno elektrické pole nabitých častíc ( Coulomb lúka) nie je schopný udržiavať konštantný prúd v obvode.

Akékoľvek sily pôsobiace na elektricky nabité častice, s výnimkou síl elektrostatického pôvodu (t.j. Coulombových), sa nazývajú vonkajšie sily. Záver o potrebe vonkajších síl na udržanie konštantného prúdu v obvode bude ešte zreteľnejší, ak sa obrátime na zákon zachovania energie. Elektrostatické pole je potenciálne. Práca tohto poľa pri pohybe nabitých častíc v ňom pozdĺž uzavretého elektrický obvod rovná sa nule. Prechod prúdu cez vodiče je sprevádzaný uvoľňovaním energie - vodič sa zahrieva. Preto musí byť v obvode nejaký zdroj energie, ktorý ju do obvodu dodáva. V ňom musia nevyhnutne pôsobiť okrem Coulombových síl aj sily tretích strán, nepotencionálne. Práca týchto síl pozdĺž uzavretého obrysu sa musí líšiť od nuly. V procese pôsobenia týchto síl nabité častice získavajú energiu vo vnútri zdroja prúdu a potom ju odovzdávajú vodičom elektrického obvodu. Sily tretích strán uvedú do pohybu nabité častice vo všetkých zdrojoch prúdu: v generátoroch v elektrárňach, v galvanických článkoch, batériách atď. Keď je obvod uzavretý, vo všetkých vodičoch obvodu vzniká elektrické pole. Vo vnútri zdroja prúdu sa náboje pohybujú pod vplyvom vonkajšie sily vs. Coulombove sily(elektróny z kladne nabitej elektródy na zápornú) a vo vonkajšom obvode sú uvádzané do pohybu elektrickým poľom (pozri obr. obr.15.8). Povaha vonkajších síl. Povaha vonkajších síl môže byť rôzna. V generátoroch elektrární sú vonkajšie sily sily pôsobiace z magnetického poľa na elektróny v pohybujúcom sa vodiči. V galvanickom článku, napríklad Voltovom článku, pôsobia chemické sily. Prvok Volta pozostáva zo zinkových a medených elektród umiestnených v roztoku kyseliny sírovej. Chemické sily spôsobujú rozpustenie zinku v kyseline. Kladne nabité ióny zinku prechádzajú do roztoku a samotná zinková elektróda sa stáva záporne nabitá. (Meď sa v kyseline sírovej rozpúšťa veľmi málo.) Medzi zinkovou a medenou elektródou sa objavuje potenciálny rozdiel, ktorý určuje prúd v uzavretom elektrickom obvode. Elektromotorická sila. Pôsobenie vonkajších síl charakterizuje dôležitá fyzikálna veličina tzv elektromotorická sila(skrátene EMF). Elektromotorická sila zdroja prúdu sa rovná pomeru práce vonkajších síl pri pohybe náboja pozdĺž uzavretého okruhu k hodnote tohto poplatok:

Elektromotorická sila, podobne ako napätie, sa vyjadruje vo voltoch. Môžeme tiež hovoriť o elektromotorickej sile v ktorejkoľvek časti obvodu. Ide o špecifickú prácu vonkajších síl (prácu pri pohybe jednotkového náboja) nie v celom okruhu, ale iba v tejto oblasti. Elektromotorická sila galvanického článku je hodnota, ktorá sa číselne rovná práci vonkajších síl pri presune jednotkového kladného náboja vo vnútri prvku z jedného pólu na druhý. Prácu vonkajších síl nemožno vyjadriť rozdielom potenciálov, pretože vonkajšie sily sú nepotencionálne a ich práca závisí od tvaru trajektórie náboja. Takže napríklad práca vonkajších síl pri pohybe náboja medzi svorkami zdroja prúdu mimo samotného zdroja sa rovná nule. Teraz viete, čo je EMF. Ak je na batérii napísané 1,5 V, potom to znamená, že sily tretích strán (v tomto prípade chemické) vykonajú 1,5 J práce pri presune náboja 1 C z jedného pólu batérie na druhý. Jednosmerný prúd nemôže existovať v uzavretom okruhu, ak v ňom nepôsobia vonkajšie sily, to znamená, že neexistuje EMF.

PARALELNÉ A SÉRIOVÉ ZAPOJENIE VODIČOV

Zahrňme do elektrického obvodu ako záťaž (spotrebitelia prúdu) dve žiarovky, z ktorých každá má určitý odpor a každá môže byť nahradená vodičom s rovnakým odporom.

SÉRIOVÉ ZAPOJENIE

Výpočet parametrov elektrického obvodu so sériovým zapojením odporov:

1. sila prúdu vo všetkých sériovo zapojených úsekoch obvodu je rovnaká 2. napätie v obvode pozostávajúcom z niekoľkých sekcií zapojených do série sa rovná súčtu napätí v každej sekcii 3. odpor obvodu pozostávajúceho z niekoľkých sériovo zapojených sekcií sa rovná súčtu odporov každej sekcie

4. práca elektrického prúdu v obvode pozostávajúcom zo sériovo zapojených sekcií sa rovná súčtu práce v jednotlivých sekciách.

A \u003d A1 + A2 5. výkon elektrického prúdu v obvode pozostávajúcom zo sériovo zapojených sekcií sa rovná súčtu výkonov v jednotlivých sekciách

PARALELNÉ ZAPOJENIE

Výpočet parametrov elektrického obvodu s paralelným zapojením odporov:

1. prúdová sila v nerozvetvenej časti obvodu sa rovná súčtu prúdových síl vo všetkých paralelne pripojených častiach

3. keď sú odpory zapojené paralelne, pripočítajú sa hodnoty, ktoré sú inverzné k odporu:

(R - odpor vodiča, 1/R - elektrická vodivosť vodiča)

Ak sú v obvode paralelne zapojené iba dva odpory, potom O:

(pri paralelnom zapojení je celkový odpor obvodu menší ako menší zo zahrnutých odporov)

4. Práca elektrického prúdu v obvode pozostávajúcom z paralelne zapojených sekcií sa rovná súčtu práce v jednotlivých sekciách: A=A1+A2 5. Výkon elektrického prúdu v obvode pozostávajúcom z paralelne zapojených sekcií sa rovná súčtu výkonov v jednotlivých sekciách: P=P1+P2

Pre dva odpory: t.j. čím väčší odpor, tým menší prúd má.

Joule-Lenzov zákon je fyzikálny zákon, ktorý vám umožňuje určiť tepelný účinok prúdu v obvode podľa tohto zákona: , kde I je prúd v obvode, R je odpor, t je čas. Tento vzorec bol vypočítaný vytvorením obvodu: galvanický článok (batéria), odpor a ampérmeter. Rezistor sa ponoril do kvapaliny, do ktorej sa vložil teplomer a merala sa teplota. Takto odvodili svoj zákon a navždy sa vtlačili do histórie, ale aj bez ich experimentov bolo možné odvodiť rovnaký zákon:

U=A/q ​​​​A=U*q=U*I*t=I^2*R*t, ale napriek tejto cti a chvále týmto ľuďom.

Zákon Joule Lenza určuje množstvo tepla uvoľneného v úseku elektrického obvodu s konečným odporom, keď ním prechádza prúd. Predpokladom je skutočnosť, že v tejto časti reťazca by nemalo dochádzať k žiadnym chemickým premenám.

PRÁCA ELEKTRICKÉHO PRÚDU

Práca elektrického prúdu ukazuje, koľko práce vykonalo elektrické pole pri pohybe nábojov cez vodič.

Keď poznáte dva vzorce: I \u003d q / t ..... a ..... U \u003d A / q, môžete odvodiť vzorec na výpočet práce elektrického prúdu: Práca elektrického prúdu sa rovná súčinu sily prúdu a napätia a času, počas ktorého prúd tečie v obvode.

Jednotka merania pre prácu elektrického prúdu v systéme SI: [ A ] \u003d 1 J \u003d 1A. b. c

UČTE SA, CHOĎTE! Pri výpočte práce elektrického prúdu sa často používa mimosystémová viacnásobná jednotka práce elektrického prúdu: 1 kWh (kilowatthodina).

1 kWh = ...........W.s = 3 600 000 J

V každom byte sú na započítanie spotrebovanej elektriny nainštalované špeciálne elektromery, ktoré ukazujú prácu elektrického prúdu, dokončenú počas určitého časového obdobia, keď sú zapnuté rôzne domáce elektrické spotrebiče. Tieto merače ukazujú prácu elektrického prúdu (spotrebu elektriny) v "kWh".

Musíte sa naučiť, ako vypočítať náklady na spotrebovanú elektrickú energiu! Dôkladne rozumieme riešeniu úlohy na strane 122 učebnice (odsek 52)!

ELEKTRICKÝ PRÚD

Výkon elektrického prúdu ukazuje prácu prúdu vykonanú za jednotku času a rovná sa pomeru vykonanej práce k času, počas ktorého bola táto práca vykonaná.

(sila v mechanike sa zvyčajne označuje písmenom N, v elektrotechnike - písm R), pretože A = IUt potom sa výkon elektrického prúdu rovná:

alebo

Jednotka výkonu elektrického prúdu v sústave SI:

[P] = 1 W (watt) = 1 A. B

Kirchhoffove zákony – pravidlá, ktoré ukazujú, ako súvisia prúdy a napätia v elektrických obvodoch. Tieto pravidlá sformuloval Gustav Kirchhoff v roku 1845. V literatúre sa často nazývajú Kirchhoffove zákony, nie je to však pravda, keďže nejde o zákony prírody, ale boli odvodené z tretej Maxwellovej rovnice s konštantným magnetickým poľom. Ale predsa len, krstné meno je im známejšie, preto ich budeme volať, ako je to v literatúre zvykom – Kirchhoffove zákony.

Kirchhoffov prvý zákon – súčet prúdov zbiehajúcich sa v uzle sa rovná nule.

Poďme na to. Uzol je bod, ktorý spája vetvy. Vetva je úsek reťazca medzi uzlami. Obrázok ukazuje, že prúd i vstupuje do uzla a prúdy i 1 a i 2 opúšťajú uzol. Zostavíme výraz podľa prvého Kirchhoffovho zákona za predpokladu, že prúdy vstupujúce do uzla majú znamienko plus a prúdy vychádzajúce z uzla majú znamienko mínus i-i 1 -i 2 =0. Prúd i sa šíri do dvoch menších prúdov a rovná sa súčtu prúdov i 1 a i 2 i = i 1 + i 2. Ale ak by napríklad prúd i 2 vstúpil do uzla, potom by prúd I bol definovaný ako i=i 1 -i 2 . Pri zostavovaní rovnice je dôležité brať do úvahy znamienka.

Prvý Kirchhoffov zákon je dôsledkom zákona zachovania elektriny: náboj prichádzajúci do uzla v určitom časovom úseku sa rovná náboju opúšťajúcemu uzol v rovnakom časovom intervale, t.j. elektrický náboj v uzle sa nehromadí a nezmizne.

Druhý Kirchhoffov zákon – algebraický súčet EMF pôsobiaceho v uzavretom obvode sa rovná algebraickému súčtu úbytkov napätia v tomto obvode.

Napätie je vyjadrené ako súčin prúdu a odporu (podľa Ohmovho zákona).

Aj tento zákon má svoje vlastné pravidlá uplatňovania. Najprv musíte šípkou nastaviť smer obchádzania obrysu. Potom spočítajte EMF a napätie, ak sa hodnota zhoduje so smerom bypassu, so znamienkom plus a ak sa nezhoduje, so znamienkom mínus. Zostavme rovnicu podľa druhého Kirchhoffovho zákona pre našu schému. Pozeráme sa na našu šípku, E 2 a E 3 sa s ňou zhodujú v smere, čo znamená znamienko plus, a E 1 smeruje opačným smerom, čo znamená znamienko mínus. Teraz sa pozrieme na napätia, prúd I 1 sa zhoduje v smere šípky a prúdy I 2 a I 3 smerujú opačne. Preto:

-E 1 +E 2 +E 3 = ja 1 R 1 -Ja 2 R 2 -Ja 3 R 3

Na základe Kirchhoffových zákonov boli zostavené metódy na analýzu sínusových obvodov striedavého prúdu. Metóda slučkového prúdu je metóda založená na aplikácii druhého Kirchhoffovho zákona a metóda uzlových potenciálov založená na aplikácii prvého Kirchhoffovho zákona.

Elektrina. Ohmov zákon

Ak je izolovaný vodič umiestnený v elektrickom poli, potom na bezplatné poplatky q vo vodiči bude pôsobiť sila.V dôsledku toho dochádza vo vodiči ku krátkodobému pohybu voľných nábojov. Tento proces sa skončí, keď vlastné elektrické pole nábojov, ktoré vznikli na povrchu vodiča, úplne kompenzuje vonkajšie pole. Výsledné elektrostatické pole vo vnútri vodiča bude nulové (pozri § 1.5).

Vo vodičoch však za určitých podmienok môže nastať súvislý usporiadaný pohyb voľných nosičov elektrického náboja. Takýto pohyb sa nazýva elektrický šok . Smer pohybu kladných voľných nábojov sa berie ako smer elektrického prúdu. Pre existenciu elektrického prúdu vo vodiči je potrebné vytvoriť v ňom elektrické pole.

Kvantitatívna miera elektrického prúdu je prúdová sila ja – skalárna fyzikálna veličina rovná pomeru náboja Δ q, prenášaný cez prierez vodiča (obr. 1.8.1) za časový interval Δ t, do tohto časového intervalu:

V medzinárodnom systéme jednotiek SI sa prúd meria v ampéroch (A). Prúdová jednotka 1 A vzniká magnetickou interakciou dvoch paralelných vodičov s prúdom (pozri § 1.16).

Konštantný elektrický prúd môže byť generovaný iba v uzavretý okruh , v ktorom voľné nosiče náboja cirkulujú po uzavretých dráhach. Elektrické pole v rôznych bodoch takéhoto obvodu je v priebehu času konštantné. V dôsledku toho má elektrické pole v jednosmernom obvode charakter zmrazeného elektrostatického poľa. Ale pri pohybe elektrického náboja v elektrostatickom poli po uzavretej dráhe je práca elektrických síl nulová (pozri § 1.4). Preto pre existenciu jednosmerného prúdu je potrebné mať v elektrickom obvode zariadenie, ktoré dokáže vytvárať a udržiavať potenciálne rozdiely v úsekoch obvodu v dôsledku práce síl. neelektrostatického pôvodu. Takéto zariadenia sú tzv zdroje jednosmerného prúdu . Volajú sa sily neelektrostatického pôvodu pôsobiace na voľné nosiče náboja zo zdrojov prúdu vonkajšie sily .

Povaha vonkajších síl môže byť rôzna. V galvanických článkoch alebo batériách vznikajú v dôsledku elektrochemických procesov, v DC generátoroch vznikajú vonkajšie sily pri pohybe vodičov v magnetickom poli. Zdroj prúdu v elektrickom obvode hrá rovnakú úlohu ako čerpadlo, ktoré je potrebné na čerpanie kvapaliny v uzavretom hydraulickom systéme. Pod vplyvom vonkajších síl sa elektrické náboje pohybujú vo vnútri zdroja prúdu proti sily elektrostatického poľa, vďaka ktorým sa v uzavretom okruhu môže udržiavať konštantný elektrický prúd.

Keď sa elektrické náboje pohybujú po obvode jednosmerného prúdu, fungujú vonkajšie sily pôsobiace vo vnútri zdrojov prúdu.

Fyzikálne množstvo rovnajúce sa pomeru práce A st vonkajšie sily pri pohybe náboja q zo záporného pólu zdroja prúdu na kladný k hodnote tohto náboja, sa nazýva zdrojová elektromotorická sila(EMF):

EMP je teda určené prácou vykonanou vonkajšími silami pri pohybe jedného kladného náboja. Elektromotorická sila, rovnako ako potenciálny rozdiel, sa meria vo voltoch (V).

Keď sa jeden kladný náboj pohybuje pozdĺž uzavretého obvodu jednosmerného prúdu, práca vonkajších síl sa rovná súčtu EMF pôsobiacich v tomto obvode a práca elektrostatického poľa je nulová.

Jednosmerný obvod je možné rozdeliť na samostatné časti. Volajú sa tie úseky, na ktoré nepôsobia vonkajšie sily (t.j. úseky, ktoré neobsahujú zdroje prúdu). homogénne . Oblasti, ktoré zahŕňajú prúdové zdroje, sú tzv heterogénne .

Keď sa jednotkový kladný náboj pohybuje pozdĺž určitej časti obvodu, fungujú elektrostatické (Coulomb) aj vonkajšie sily. Práca elektrostatických síl sa rovná potenciálnemu rozdielu Δφ 12 \u003d φ 1 - φ 2 medzi počiatočným (1) a konečným (2) bodom nehomogénneho rezu. Práca vonkajších síl je podľa definície elektromotorická sila 12 pôsobiaca v tejto oblasti. Takže celková práca je

Nemecký fyzik G. Ohm v roku 1826 experimentálne zistil, že súčasná sila ja, ktorý preteká cez homogénny kovový vodič (t.j. vodič, v ktorom nepôsobia žiadne vonkajšie sily), je úmerný napätiu U na koncoch vodiča:

Kde R= konšt.

hodnota R volal elektrický odpor . Vodič s elektrickým odporom sa nazýva odpor . Tento pomer vyjadruje Ohmov zákon pre homogénnu časť obvodu: Prúd vo vodiči je priamo úmerný použitému napätiu a nepriamo úmerný odporu vodiča.

V SI je jednotka elektrického odporu vodičov ohm (Ohm). Odpor 1 ohm má časť obvodu, v ktorej sa pri napätí 1 V vyskytuje prúd 1 A.

Volajú sa vodiče, ktoré dodržiavajú Ohmov zákon lineárne . Grafická závislosť sily prúdu ja od napätia U(takéto tabuľky sa nazývajú voltampérové ​​charakteristiky , skrátene VAC) je znázornená priamkou prechádzajúcou počiatkom. Treba poznamenať, že existuje veľa materiálov a zariadení, ktoré nespĺňajú Ohmov zákon, ako napríklad polovodičová dióda alebo plynová výbojka. Dokonca aj pre kovové vodiče pri prúdoch dostatočne veľkých síl sa pozoruje odchýlka od Ohmovho lineárneho zákona, pretože elektrický odpor kovových vodičov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Pre časť obvodu obsahujúcu EMF je Ohmov zákon napísaný v nasledujúcom tvare:

Ohmov zákon

Pridaním oboch rovností dostaneme:

Ale Δφ cd = Δφ ba = – Δφ ab. Preto

Tento vzorec vyjadrí Ohmov zákon pre úplný obvod : prúdová sila v kompletnom obvode sa rovná elektromotorickej sile zdroja, vydelená súčtom odporov homogénnych a nehomogénnych častí obvodu.

Odpor r heterogénna oblasť na obr. 1.8.2 možno vidieť ako vnútorný odpor zdroja prúdu . V tomto prípade zápletka ( ab) na obr. 1.8.2 je vnútorná časť zdroja. Ak body a A b zatvorte vodičom, ktorého odpor je malý v porovnaní s vnútorným odporom zdroja ( R << r), potom bude okruh prúdiť skratový prúd

Skratový prúd - maximálny prúd, ktorý je možné získať z daného zdroja s elektromotorickou silou a vnútorným odporom r. Pri zdrojoch s nízkym vnútorným odporom môže byť skratový prúd veľmi veľký a spôsobiť zničenie elektrického obvodu alebo zdroja. Napríklad olovené batérie používané v automobiloch môžu mať skratový prúd niekoľko stoviek ampérov. Zvlášť nebezpečné sú skraty v osvetľovacích sieťach napájaných z rozvodní (tisíce ampérov). Aby sa predišlo deštruktívnemu účinku takýchto vysokých prúdov, sú v obvode zahrnuté poistky alebo špeciálne ističe.

V niektorých prípadoch, aby sa zabránilo nebezpečným hodnotám skratového prúdu, je k zdroju zapojený nejaký vonkajší odpor sériovo. Potom odpor r sa rovná súčtu vnútorného odporu zdroja a vonkajšieho odporu a v prípade skratu nebude sila prúdu nadmerne veľká.

Ak je vonkajší obvod otvorený, potom Δφ ba = – Δφ ab= , t.j. potenciálny rozdiel na póloch otvorenej batérie sa rovná jej EMF.

Ak odpor vonkajšieho zaťaženia R zapnuté a cez batériu preteká prúd ja, potenciálny rozdiel na jeho póloch sa rovná

Na obr. 1.8.3 je schematické znázornenie jednosmerného zdroja s rovnakým EMF a vnútorným odporom r v troch režimoch: "nečinnosť", práca na záťaži a režim skratu (skrat). Intenzita elektrického poľa vo vnútri batérie a sily pôsobiace na kladné náboje sú označené: – elektrická sila a – sila tretej strany. V režime skratu elektrické pole vo vnútri batérie zmizne.

Na meranie napätí a prúdov v jednosmerných elektrických obvodoch sa používajú špeciálne zariadenia - voltmetre A ampérmetre.

Voltmeter navrhnutý na meranie rozdielu potenciálov aplikovaného na jeho svorky. On spája paralelnýúsek obvodu, na ktorom sa vykonáva meranie rozdielu potenciálov. Každý voltmeter má nejaký vnútorný odpor. R B. Aby voltmeter po pripojení k meranému obvodu nezaviedol citeľné prerozdelenie prúdov, musí byť jeho vnútorný odpor veľký v porovnaní s odporom úseku obvodu, ku ktorému je pripojený. Pre obvod znázornený na obr. 1.8.4 je táto podmienka napísaná takto:

Táto podmienka znamená, že prúd ja B = Δφ cd / R B, ktorý preteká voltmetrom, je oveľa menší ako prúd ja = Δφ cd / R 1, ktorý preteká cez testovaný úsek reťaze.

Pretože vo vnútri voltmetra nepôsobia žiadne vonkajšie sily, potenciálny rozdiel na jeho svorkách sa podľa definície zhoduje s napätím. Preto môžeme povedať, že voltmeter meria napätie.

Ampérmeter určené na meranie prúdu v obvode. Ampérmeter je zapojený do série s prerušením elektrického obvodu tak, aby ním prechádzal celý meraný prúd. Ampérmeter má tiež nejaký vnútorný odpor. R A. Na rozdiel od voltmetra musí byť vnútorný odpor ampérmetra dostatočne malý v porovnaní s celkovým odporom celého obvodu. Pre obvod na obr. 1.8.4 odpor ampérmetra musí spĺňať podmienku

Podmienky existencie jednosmerného elektrického prúdu.

Pre existenciu jednosmerného elektrického prúdu je potrebná prítomnosť voľných nabitých častíc a prítomnosť zdroja prúdu. v ktorom sa uskutočňuje premena akéhokoľvek druhu energie na energiu elektrického poľa.

Aktuálny zdroj- zariadenie, v ktorom sa akýkoľvek druh energie premieňa na energiu elektrického poľa. V zdroji prúdu pôsobia vonkajšie sily na nabité častice v uzavretom okruhu. Dôvody výskytu vonkajších síl v rôznych zdrojoch prúdu sú rôzne. Napríklad v batériách a galvanických článkoch vznikajú vonkajšie sily v dôsledku prúdenia chemických reakcií, v generátoroch elektrární vznikajú pri pohybe vodiča v magnetickom poli, vo fotočlánkoch - pri pôsobení svetla na elektróny v kovoch a polovodičoch.

Elektromotorická sila zdroja prúdunazývaný pomer práce vonkajších síl k hodnote kladného náboja preneseného zo záporného pólu zdroja prúdu na kladný.

Základné pojmy.

Súčasná sila- skalárna fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru náboja, ktorý prešiel vodičom, k času, za ktorý tento náboj prešiel.

Kde ja - sila prúdu,q - výška poplatku (množstvo elektriny),t - účtovať čas prepravy.

súčasná hustota- vektorová fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru sily prúdu k ploche prierezu vodiča.

Kde j -súčasná hustota, S - prierezová plocha vodiča.

Smer vektora prúdovej hustoty sa zhoduje so smerom pohybu kladne nabitých častíc.

Napätie - skalárna fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru celkovej práce Coulomba a vonkajších síl pri pohybe kladného náboja v oblasti k hodnote tohto náboja.

KdeA - plná práca tretích strán a Coulombových síl,q - nabíjačka.

Elektrický odpor- fyzikálna veličina charakterizujúca elektrické vlastnosti časti obvodu.

Kde ρ - špecifický odpor vodiča,l - dĺžka časti vodiča,S - plocha prierezu vodiča.

Vodivosťje prevrátená hodnota odporu

KdeG - vodivosť.