Ток, напряжение, сопротивление, закон Ома

5. Электрический ток.

Электрический ток - это движение заряженных частиц.

Причина движения заряженных частиц лежит в том, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. То есть, между зарядами действуют силы электрического поля, но для того, чтобы ток пошел недостаточно причины, надо еще, чтобы были условия.

Электрический ток возможен:

- в твердом теле - в проводах

- в жидкостях - в электролитах

- в газах - молния, газосветные лампы

- в вакууме - радиолампы

 

 

Ток обозначается буквой I.

Ток измеряется в Амперах. А

Прибор для измерения тока называется амперметр.

 

Условно приняли, что ток течет от положительного полюса источника к отрицательному полюсу.

Чтобы проводить ток, обычно используют материалы, которые называются проводники, поэтому провода делают из проводников: медь, алюминий, золото, серебро.

Непроводники или диэлектрики не содержат свободных электронов и поэтому практически не проводят электрический ток.

Диэлектрики имеют не меньшее значение в электротехнике, чем проводники, из них делают изоляцию для проводов, для приборов и т. д.

Диэлектрики: пластмассы, резина, стекло, слюда, и т.д.

6. Сопротивление.

Ток течет потому, что действует сила взаимодействия зарядов. Под действием электрического поля отрицательные заряды притягиваются к положительному полюсу источника, если бы ничего не мешало протеканию тока, то он получился бы весьма большой, просто бесконечно большой. К счастью на любом пути тока есть сопротивление, оно препятствует току и определяет величину тока.

Замечательное свойство сопротивления состоит в том, что ток должен преодолевать его, и при этом происходит выделение тепла.

Сопротивление току оказывают те частицы вещества, которые в токе не участвуют, они колеблются на пути движущихся электронов, электроны расталкивают их, передают энергию этим частицам, в результате тело (например, провода) нагревается.

Собственно в проводах это плохо, потому что нагрев проводов абсолютно бесполезен, а в приемниках хорошо, например, если это лампочка, то именно благодаря сопротивлению она нагревается до белого каления и светится.

Сопротивление зависит от вида материала. У меди маленькое, у алюминия больше, у железа еще больше

Сопротивление зависит от размеров тела, например, от толщины и длины проводов.

Тонкие провода имеют большое сопротивление и плохо пропускают ток, зато требуют мало меди. Их применяют, если в цепи нужны малые токи.

Толстые провода имеют маленькое сопротивление и хорошо пропускают ток, но требуют много меди. Их применяют, если в цепи нужны большие токи.

 

Сопротивление обозначается R

Сопротивление измеряется в Ом

Прибор для измерения сопротивления называется Омметр.

7. Э Д С - Электродвижущая сила

Э Д С. это причина, которая заставляет протекать ток.

Источник электрической энергии на своих полюсах поддерживает заряды.

Если источник способен разделять заряды сторонними силами, то он обладает электродвижущей силой или сокращенно         Э Д С

Работающий источник, к которому не подключена внешняя электрическая цепь (нагрузка), находится в режиме холостого хода и тока не создает. Однако, электродвижущая сила на выводах источника есть.

Батарейка, которую вы еще никуда не вставили, тока не создает, а Э Д С на ее выводах есть.

Э Д С. - это параметр источника электрической энергии.

Э Д С. обозначается Е

Э Д С. измеряется в Вольтах. (В)

Для измерения Э Д С. нужно подключить вольтметр к полюсам источника, но внешнюю цепь к источнику не подключать.

 

8. Напряжение

Напряжение действует между двумя полюсами. Напряжение и Э.Д.С. измеряются в Вольтах.

Напряжение это часть ЭДС, приложенная к внешней цепи. Если внешней цепи нет (батарейка лежит на полке), То ЭДС у источника есть, а напряжение не имеет смысла, то есть напряжение появляется только тогда, когда к источнику подключена внешняя цепь, по которой должен идти ток.

В быту удобно пользоваться только понятием «напряжение». Например, в домашней розетке, действует «напряжение», это правильно, даже если к ней ничего не подключено.

Напряжение можно понять, как стремление заряженных полюсов разрядиться.

Если ток не пускать (внешняя цепь разомкнута), можно считать что напряжение будет равно Э.Д.С.

Если, включить между полюсами большое сопротивление, напряжение будет большим, чтобы заставлять продвигаться электроны через большое сопротивление. Ток получится маленьким.

Если включить между полюсами маленькое сопротивление, напряжение снизится, потому что проталкивать ток будет легко. Ток сильно возрастет.

Если соединить полюса проволокой, у которой нет сопротивления, заряды начнут продвигаться очень легко, им ничего не мешает и напряжение упадет до нуля (оно становится не нужно). Ток достигнет максимального значения - тока короткого замыкания.

 

Напряжение зависит от ЭДС источника, чем больше ЭДС источника, тем большее напряжение он может поддерживать на данной нагрузке.

Ток зависит от сопротивления цепи и ЭДС. источника. ЭДС неотъемлемое свойство данного источника (батарейка 1,5 Вольта, аккумулятор автомобиля 12, 6 Вольта)¸ а напряжение может оказаться самым разным, Это зависит от того какое соотношение между сопротивлением внешней цепи (нагрузки) и собственным сопротивлением источника.

Почему нам важно понимать, что такое напряжение и оценивать величину напряжения?

Дело в том, что пользу от электрической цепи мы получаем тогда, когда есть ток. Ток способен преодолевать сопротивление только под напряжением, поэтому в электрической цепи надо подбирать такое сопротивление, чтобы на нем поддерживалось заданное напряжение и тогда ток создает нужный результат.

Однако напряжение нам интересно и с другой точки зрения. Если напряжение приложено к точкам, которые изолированы (например, провода до места подсоединения к приемнику), то под действием этого напряжения может пойти ток через изоляцию - это называется пробой изоляции. Обычно это приводит к аварии в цепи, или к опасности для людей.

Значит, напряжение должно быть не больше того, которое может выдержать изоляция. Или, изоляция должна быть такой, чтобы выдержать напряжение в цепи.

Напряжение обозначается U

Напряжение измеряется в Вольтах (B)

Прибор для измерения напряжения называется Вольтметр.

Вольтметр подключается параллельно.

9. Закон Ома для участка цепи.

Смысл закона Ома состоит в том, что он показывает, чем определяется ток на участке цепи.

Чем больше напряжение, тем больше ток протекает через данное сопротивление.

Чем больше сопротивление, тем меньше ток может протекать по данному сопротивлению.

Если через некоторое сопротивление протекает ток, то на концах этого сопротивления действует напряжение. 

Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Из закона Ома следует, что Напряжение на сопротивлении, равно произведению тока на сопротивление.

Формула закона Ома позволяет определить сопротивление, если известны значения тока и напряжения на этом сопротивлении.

В сопротивлении, как в любом участке цепи действует электрическое поле, оно и продвигает заряды через сопротивление. По мере продвижения заряда через сопротивление, частицы расходуют энергию, которая превращается в тепло.

Если на входе в сопротивление потенциал еще достаточно большой, то на выходе он станет меньше, так как часть энергии частиц израсходовалась на нагрев сопротивления.

На концах сопротивления при протекании тока получаются разные потенциалы.

Разность потенциалов на концах сопротивления называют «Падение напряжения» или Напряжение.

Из формулы закона Ома следует, что если ток через сопротивление есть, то есть и напряжение

Научные определения, которые полезно выучить и постараться понять при изучении нормально курса электротехники.

Напряжение и Э Д С характеризуют удельную энергию по перемещению единичного электрического заряда.

Э Д.С это удельная энергия по перемещению единичного электрического заряда сторонними силами.

Напряжение – это удельная энергия по перемещению единичного электрического заряда силами электрического поля.

Напряжение на зажимах отключенного источника равно Э Д С источника.

 

Перейдем дальше: Электрическая цепь и Вольтамперная характеристика