Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Калистратова Л.Ф. Калистратова Н.П
Содержание
- 1. Калистратова Л.Ф. Калистратова Н.П
- 2. Раздел 4. Постоянный электрический токТемы лекцийЗаконы постоянного токаРабота и мощность токаКлассическая электронная теория проводимости
- 3. Тема 1 Законы постоянного токаПлан лекции1.1. Величины,
- 4. 1.1. Величины, характеризующие электрический токЭлектрическим током называют
- 5. Ток проводимости обусловлен:в металлах движением электронов;в электролитах
- 6. Проводники – вещества, хорошо проводящие электрический ток
- 7. Условия существования электрического тока:1) наличие в веществе
- 8. При наличии электрического поля в веществе на
- 9. Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и
- 10. Количественной характеристикой интенсивности движения зарядов является сила
- 11. 1 А – сила такого постоянного тока,
- 12. Если ток создается и положительными и отрицательными
- 13. Сила постоянного тока определяется по формуле:Ток называется
- 14. Проводник может иметь разную площадь поперечного сечения.При
- 15. Плотность тока характеризует неравномерное распределение зарядов по
- 16. Сила тока, протекающего через произвольную поверхность S
- 17. Плотность тока связана со скоростью направленного движения
- 18. Вектор плотности тока совпадает по направлению со
- 19. 1.2. Сопротивление проводниковСопротивление электрическому току обозначается как
- 20. Для однородного проводника с постоянным поперечным сечением
- 21. Удельное сопротивление равно:сопротивлению проводника единичной длины и
- 22. Сопротивление проводников (равносильно удельное сопротивление) при нагревании
- 23. Температурный коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления
- 24. Сверхпроводимость металловВ 1911 году голландский физик
- 25. Температурная зависимость сопротивления ртути
- 26. a – нормальный металл; b – сверхпроводник Сверхпроводимость - состояние проводника,
- 27. Температура, при которой происходит переход в сверхпроводящее
- 28. По сверхпроводнику электрический ток может протекать бесконечно
- 29. Соединение сопротивлений1. Последовательное соединение резисторов
- 30. 2. Параллельное соединение резисторовТолько для 2 резисторов:
- 31. Расчет сопротивления сложной цепиСопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).
- 32. 1.3. Источники токаДля возникновения в проводнике электрического
- 33. Источниками тока называются устройства, в которых действуют
- 34. Электродвижущая сила на данном участке цепи 1-2:скалярная
- 35. Природа сторонних сил может быть различной. Сторонние
- 36. Разность потенциалов характеризует работу электростатических сил.Разность потенциалов
- 37. Напряжение характеризует суммарную работу сторонних и электростатических
- 38. Одинаковые источники тока могут соединяться в батарею
- 39. 1.4. Закон Ома в интегральной формеОднородный участок
- 40. Закон Ома (1826 г. ): сила тока
- 41. 2. Неоднородный участок электрической цепиНеоднородным называется участок
- 42. Знак «+» ставится в том случае, если источник тока повышает потенциал участка.
- 43. Знак «-» ставится, если источник тока понижает потенциал участка.
- 44. 3. Замкнутая (полная) электрическая цепьЗакон Ома: сила
- 45. Включение амперметра (А) и вольтметра (В) в электрическую цепь.Амперметр включается последовательно.Вольтметр – параллельно.
- 46. Источник тока может работать в разных
- 47. 2. Источник тока замкнут на внешнее сопротивление RРазность потенциалов на зажимах источника тока находится по формуле:
- 48. 3. В режиме короткого замыкания: R =
- 49. 1.5. Закон Ома в дифференциальной формеРассмотрим однородный
- 50. Силу тока запишем через плотность тока:Подставив все
- 51. Закон Ома в дифференциальной (или векторной) форме:
- 52. Для неоднородного участка электрической цепи общая напряжённость:
- 53. 1.6. Правила КирхгофаПо закону Ома можно рассчитывать
- 54. Пример электрической цепи, которая не сводится к
- 55. Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся
- 56. Уравнений на первое правило Кирхгофа пишется на
- 57. Правила знаков
- 58. Если направление обхода контура и направление тока
- 59. В качестве примера на применение второго правила Кирхгофа рассмотрим замкнутый контур АВСА.Для него: АR1BR2I2I1CI3R3
- 60. Пример разветвленной электрической цепи Цепь содержит один
- 61. Скачать презентанцию
Раздел 4. Постоянный электрический токТемы лекцийЗаконы постоянного токаРабота и мощность токаКлассическая электронная теория проводимости
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Раздел 4.
Постоянный электрический ток
Темы лекций
Законы постоянного тока
Работа и мощность тока
Классическая
электронная теория проводимости
Слайд 3Тема 1
Законы постоянного тока
План лекции
1.1. Величины, характеризующие электрический ток.
1.2. Сопротивление
однородного участка проводника.
1.3. Источники тока.
1.4. Закон Ома в интегральной форме.
1.5.
Закон Ома в дифференциальной форме.1.6. Правила Кирхгофа.
Слайд 41.1. Величины, характеризующие электрический ток
Электрическим током называют любое упорядоченное движение
электрических зарядов.
Электрический ток, создаваемый движением свободных зарядов веществе, называется
током проводимости. Ещё существуют:
конвекционный ток;
индукционный ток.
Слайд 5Ток проводимости обусловлен:
в металлах движением электронов;
в электролитах – движением положительных
и отрицательных ионов навстречу друг другу;
в газах – ионов
и электронов навстречу друг другув полупроводниках движением электронов и дырок.
С точки зрения проводимости все вещества делятся на проводники, полупроводники, диэлектрики.
Слайд 6Проводники – вещества, хорошо проводящие электрический ток в обычных условиях.
Полупроводники
– в обычных условиях плохо проводят электрический ток, но их
проводимость резко возрастает при нагревании или внесении примесей.Диэлектрики не проводят электрический ток и их используют в качестве изоляционных материалов.
Слайд 7Условия существования электрического тока:
1) наличие в веществе свободных электрических зарядов;
2)
наличие в веществе электрического поля.
Первому условию отвечают проводники (как
правило, металлические тела), поскольку они имеют большую концентрацию свободных электронов.
Слайд 8При наличии электрического поля в веществе на хаотическое движение свободных
зарядов накладывается направленное движение:
положительные заряды перемещаются в направлении напряжённости
поля в сторону убыли потенциала;отрицательные – против напряжённости поля в сторону возрастания потенциала.
Независимо от природы носителей заряда за направление тока принимается направление движения положительных зарядов.
Слайд 9Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и ток I.
S
– площадь поперечного сечения проводника,
E – напряжённость электрического поля.
Слайд 10Количественной характеристикой интенсивности движения зарядов является сила тока.
Сила тока
(I):
- cкалярная величина;
- равна заряду, прошедшему через данную поверхность S
проводника за единицу времени;- измеряется в амперах: 1 А = 1 Кл/с.
Слайд 111 А – сила такого постоянного тока, при которой по
проводнику за 1 секунду проходит заряд в 1 Кл.
Определение по
системе единиц СИ: 1 А – сила такого постоянного тока, который проходя по двум бесконечным длинным прямым проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м, на каждый метр длины проводников вызывает силу взаимодействия 2 10-7 Н.
Слайд 12Если ток создается и положительными и отрицательными носителями заряда, то
где и
– положительный и отрицательный заряды, прошедшие через рассматриваемую поверхность за время dt .Ток называется постоянным, если сила тока не изменяется ни по модулю, ни по направлению.
Слайд 13Сила постоянного тока
определяется по формуле:
Ток называется непостоянным, если
сила тока изменяется только по модулю.
Ток называется переменным, если сила
тока изменяется и по модулю и по направлению.
Слайд 14Проводник может иметь разную площадь поперечного сечения.
При постоянном токе распределение
зарядов является разным в разных сечениях S проводника.
Слайд 15Плотность тока характеризует неравномерное распределение зарядов по сечению проводника.
Плотность тока:
- векторная величина;
совпадает по направлению с направлением движения положительных
зарядов.численно равна заряду, проходящему за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к электрическому полю;
измеряется в А/м2.
Слайд 16
Сила тока, протекающего через произвольную поверхность S в проводнике равна
потоку вектора плотности тока через эту поверхность.
Слайд 17Плотность тока связана со скоростью направленного движения зарядов:
qO- величина заряда
одной частицы ( в проводниказ – заряд электрона);
n - концентрация
заряженных частиц;- средняя скорость направленного движения зарядов.
Слайд 18Вектор плотности тока совпадает по направлению со скоростью направленного движения
зарядов и с направлением напряжённости электрического поля в проводнике.
Слайд 191.2. Сопротивление проводников
Сопротивление электрическому току обозначается
как R и измеряется
в омах (Ом).
Сопротивление проводника зависит от:
формы и размеров проводника;
его
химического состава;температуры.
Слайд 20Для однородного проводника с постоянным поперечным сечением сопротивление рассчитывается по
формуле:
L – длина проводника,
S – площадь поперечного сечения,
– удельное сопротивление.
Слайд 21Удельное сопротивление равно:
сопротивлению проводника единичной длины и единичного поперечного сечения;
сопротивлению
проводящего куба с ребром 1 м;
измеряется в
Слайд 22Сопротивление проводников (равносильно удельное сопротивление) при нагревании увеличивается по линейному
закону:
RO – сопротивление при 0 ОС;
- удельное сопротивление при 0 ОС;t - температура по Цельсию;
- температурный коэффициент сопротивления.
Слайд 23Температурный коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления (в %) при
нагревании проводника на 1 градус.
Измеряется
. R
t OC
-273
RO
R
T
Слайд 24 Сверхпроводимость металлов
В 1911 году голландский физик Х. Каммерлинг‑Оннес открыл
явление сверхпроводимости.
Он измерял электрическое сопротивление ртути при очень низких температурах
и обнаружил, что при температуре 4,2 К сопротивление ртути исчезает.Было установлено, что подобное явление наблюдается
и у других металлов и сплавов.
Слайд 26
a – нормальный металл; b – сверхпроводник
Сверхпроводимость - состояние проводника, при котором его
электрическое сопротивление скачком падает до нуля в области низких температур.
Вещество
в таком состоянии называют сверхпроводником. 
Слайд 27Температура, при которой происходит переход в сверхпроводящее состояние, называется критической
температурой (TК) .
Наибольшее наблюдавшееся значение ТК в металлах составляет
20 К.ТК
Слайд 28По сверхпроводнику электрический ток может протекать бесконечно долго.
В одном
из экспериментов сообщалось о протекании тока в течение двух с
половиной лет без уменьшения его величины.Сверхпроводники обладают многими свойствами и поэтому нашли широкое применение в технике низких температур.
Слайд 321.3. Источники тока
Для возникновения в проводнике электрического тока необходимо, чтобы
внутри проводника существовало электрическое поле.
Создать электрическое поле в электрической
цепи можно за счет разделения зарядов противоположных знаков.Сторонними (т.е. неэлектрическими) называются силы, разделяющие заряды в электрической цепи.
Слайд 33Источниками тока называются устройства, в которых действуют сторонние силы.
К ним
относятся батарейки, аккумуляторы, гальванические элементы и др.
Источник тока имеет:
внутреннее
сопротивление r ;электродвижущую силу (ЭДС).
Электродвижущая сила характеризует работу сторонних сил.
I
A
B
Слайд 34
Электродвижущая сила на данном участке цепи 1-2:
скалярная величина;
численно равна работе,
совершаемой сторонними силами при перемещении единичного,
положительного заряда из точки 1
в точку 2;- измеряется в вольтах (В).
1
2
I
Слайд 35Природа сторонних сил может быть различной.
Сторонние силы действуют только
в источнике.
Электростатические силы – и в источнике и во внешней
цепи. Во всякой цепи имеются участки, где на заряды одновременно действуют и сторонние и электростатические силы.
Для участка цепи следует различать понятия:
- ЭДС источника тока;
разность потенциалов;
напряжение.
Слайд 36Разность потенциалов характеризует работу электростатических сил.
Разность потенциалов между точками 1
и 2 электрической цепи:
скалярная величина;
численно равна работе, совершаемой электростатическими
силами при перемещении единичного, положительного заряда из точки 1 в точку 2;- измеряется в вольтах (В).
Слайд 37Напряжение характеризует суммарную работу сторонних и электростатических сил на данном
участке цепи.
Напряжение на данном участке 1-2:
скалярная величина;
численно равно суммарной
работе электрических и сторонних сил при перемещении единичного, положительного заряда из точки 1 в точку 2;измеряется в вольтах (В).
Слайд 38Одинаковые источники тока могут соединяться в батарею последовательно и параллельно.
При
последовательном соединении:
При параллельном соединении:
В формулах: n – количество источников тока,
и - ЭДС и внутреннее сопротивление одного источника тока. 
Слайд 391.4. Закон Ома в интегральной форме
Однородный участок электрической цепи
Однородным называется
участок электрической цепи, в котором на заряды действуют только электрические
силы.На таком участке разность потенциалов равна напряжению:
1
2
R
Слайд 40Закон Ома (1826 г. ): сила тока на однородном участке
электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка.
Потенциал
на однородном участке изменяется линейно,
т.к. электрическое поле в
проводнике – однородное.
Слайд 412. Неоднородный участок электрической цепи
Неоднородным называется участок электрической цепи, в
котором на заряды одновременно действуют и электростатические, и сторонние силы
(участок цепи содержит источник тока).Закон Ома: сила тока на неоднородном участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна полному сопротивлению участка.
1
2
Слайд 443. Замкнутая (полная) электрическая цепь
Закон Ома: сила тока в замкнутой
цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному
сопротивлению цепи.
Слайд 45Включение амперметра (А) и вольтметра (В) в электрическую цепь.
Амперметр включается
последовательно.
Вольтметр – параллельно.
Слайд 46 Источник тока может работать в разных режимах.
1. Если цепь
разомкнута, тока в ней нет (I = 0) IR =
0.Тогда
На зажимах разомкнутого источника тока ЭДС равна разности потенциалов.
Слайд 472. Источник тока замкнут на внешнее сопротивление R
Разность потенциалов на
зажимах источника тока находится по формуле:
Слайд 483. В режиме короткого замыкания: R = 0.
Сила тока короткого
замыкания имеет максимальное значение из возможных для данной цепи величин.
Слайд 491.5. Закон Ома в дифференциальной форме
Рассмотрим однородный участок электрической цепи
и запишем для него закон Ома в интегральной форме:
Внутри проводника
существует однородное электрическое поле напряжённостью Е:Сопротивление участка
Слайд 50Силу тока запишем через плотность тока:
Подставив все формулы в закон
Ома:
получим:
Величина, обратная удельному
сопротивлению, называется
проводимостью:
Окончательно:
Слайд 51Закон Ома в дифференциальной (или векторной) форме: плотность тока в
каждой точке проводника пропорциональна напряженности электрического поля в этой же
точке и совпадает с ней по направлению.Е
j
Слайд 52Для неоднородного участка электрической цепи общая напряжённость: Е = ЕЭЛ
+ ЕСТОР ,
на нём действуют как электрические, так и сторонние
силы.Тогда .
В заключение отметим, что ЭДС источника тока можно записать как циркуляцию вектора напряжённости поля сторонних сил:
Слайд 531.6. Правила Кирхгофа
По закону Ома можно рассчитывать несложные электрические схемы.
Сложные
замкнутые электрические цепи могут содержать источники тока с разными ЭДС
и внутренними сопротивлениями и сложные схемы внешних сопротивлений.Тогда они рассчитываются по правилам Кирхгофа.
Слайд 54Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и
параллельно соединенных проводников (мостовая схема соединения сопротивлений).
Слайд 55Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна
нулю.
Узел – точка цепи, в которой сходится не менее трёх
проводников.Токи, притекающие к узлу, берутся со знаком «+», вытекающие из узла - со знаком «-».
I1
I2
I3
I4
Слайд 56Уравнений на первое правило Кирхгофа пишется на единицу меньше, чем
узлов в схеме.
Второе правило Кирхгофа: алгебраическая сумма напряжений в замкнутом
контуре равна алгебраической сумме ЭДС источников токов, включенных в этот контур.Направление обхода контура выбирается произвольно: по часовой стрелке или против неё.
Слайд 58Если направление обхода контура и направление тока Ii через соответствующее
сопротивление Ri совпадают, то произведение Ii Ri = Ui берётся
со знаком «+», в противном случае – со знаком «-».Если направление обхода контура совпадает с направлением тока в источнике тока, то ЭДС источника тока берётся со знаком «+», в противном случае – со знаком «-».
Уравнений на второе правило Кирхгофа пишется на единицу меньше, чем замкнутых контуров в электрической цепи.
Слайд 59В качестве примера на применение второго правила Кирхгофа рассмотрим замкнутый
контур АВСА.
Для него:
А
R1
B
R2
I2
I1
C
I3
R3
Слайд 60Пример разветвленной электрической цепи
Цепь содержит один независимый узел (a
или d) и два независимых контура (например, abcda и adefa).
