Электродинамика-10

Электрический ток

1. Измерение силы тока 2. Измерение напряжения

Электродвижущая сила

1. Электродвижущаяся сила

  – ЭДС – энергетическая характеристика источника.

[1]  = В (измеряют при разомкнутой цепи).

2. Закон Ома для полной цепи. 1827 г. – экспериментально.

R – внешнее сопротивление,
r – внутреннее сопротивление (генератор – обмотка; гальванич. элемент – электролит, электроды),
R + r – полное.

1 = IR + Ir – ЭДС равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи.

  – сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

3. Соединения источников тока

Вопросы для повторения по блоку 5

«Законы постоянного тока»

1. Что называют электрическим током?
2. Какое направление имеет ток?
3. Какие условия необходимы для существования тока?
4. Что называют силой тока? Какая формула отражает смысл этого выражения?
5. Дайте определение единицы силы тока и СИ.
6. Какой ток называют постоянным?
7. Выведите формулу силы тока. Чему равна средняя скорость упорядоченного движения электронов?
8. Какую скорость имеют в виду, когда говорят о скорости распространения тока?
9. Нарисуйте схему эксперимента, в котором устанавливают закон Ома для участка цепи.
10. Как записывают и формулируют закон Ома для участка цепи? Изобразите графически зависимость силы тока от напряжения и от сопротивления.
11. Что называют сопротивлением? Какова причина сопротивления?
12. Установите единицу сопротивления и сформулируйте ее определение.
13. От чего зависит сопротивление проводника?
14. Что характеризует удельное сопротивление проводника? Какова единица измерения? Каков физический смысл этой величины?
15. Как зависит сопротивление проводника от температуры? Как эта зависимость объясняется с точки зрения электронной теории?
16. Напишите формулу зависимости сопротивления и удельного сопротивления проводника от температуры.
17. Каков физический смысл температурного коэффициента сопротивления?
18. Нарисуйте график зависимости удельного сопротивления от температуры.
19. В чем заключается явление сверхпроводимости? Когда и кем оно было открыто?
20. Каковы основные трудности использования сверхпроводимости на практике?
21. Запишите законы параллельного соединения проводников. Нарисуйте схему опыта, на котором можно установить эти законы.
22. Запишите законы последовательного соединения проводников. Нарисуйте схему опыта, на котором можно установить эти законы.
23. Каким прибором измеряют силу тока и как его включают в электрическую цепь?
24. Каким прибором измеряют напряжение и как его включают в электрическую цепь?
25. Напишите формулу для определения работы постоянного тока. Какова единица измерения работы? Каким прибором можно измерить работу?
26. Запишите закон Джоуля–Ленца.
27. Как зависит количество теплоты, выделяемое током в проводниках, от сопротивления этих проводников при последовательном и параллельном соединениях?
28. Напишите формулу мощности постоянного тока. Какова единица измерения мощности? Каким прибором можно измерить мощность?
29. Каково назначение источников тока?
30. Что называют сторонними силами? Какова природа сторонних сил?
31. Что называют ЭДС источника тока? Каков физический смысл ЭДС? В каких единицах ее выражают?
32. Выведите формулу закона Ома для полной цепи. Как читается данный закон? Что называют падением напряжения?
33. Чему равна ЭДС нескольких последовательно соединенных источников тока? Чему равно общее внутреннее сопротивление в этом случае?
34. Чему равна ЭДС нескольких параллельно соединенных источников тока? Чему равно общее внутреннее сопротивление в этом случае?

Блок 6.

Электрический ток в различных средах*

Электрический ток в металлах

1. Ионы или электроны – носители тока?

2. Опыт Рикке (1901 г.)

Городская сеть – год – Q = 3,5 млн Кл.

Взвешивание!

В переносе заряда в металлах ионы не участвуют.

3. Опыты:

• Мандельштам–Папалекси (1913 г.);
• Стюарт–Толмен (1916 г.).

Разгон – торможение – инерция – ток!

l_{провода} = 500 м, v = 300 м/с.

e/m_e = 1,8 • 10¹¹ Кл/кг – уд. заряд электрона,

m_e » 10^–30 кг.

Носителями тока в металлах являются электроны.

4. Вольт-амперная характеристика

Электрический ток в жидкостях

1. Жидкости

• Диэлектрики – дистиллированная вода.
• Проводники – водные растворы солей, кислот, щелочей (электролиты).
• Полупроводники – расплавленный селен.

2. Электролитическая диссоциация («разъединение»)

 

CuSO₄ ) Cu²⁺ + SO^2-₄ .

3. Электролиз – выделение вещества, входящего в состав электролита.

Ионная проводимость!

4. Вольт-амперная характеристика

5. Зависимость R(t)

6. Закон электролиза Фарадея (1833 г.)

  – электрохимический эквивалент вещества.

e Ч N_A = F = 9,65 Ч 10⁴ Кл/моль – число Фарадея.

1911 г. – Милликен – заряд электрона (экспериментально).

q – общий заряд,
q₀ – заряд иона,
е – заряд электрона,
n – валентность иона,
M – молярная масса,
m – масса вещества.

7. Применение электролиза:

• получение чистых металлов,
• гальваностегия (покрытие металлических предметов),
• гальванопластика (изготовление рельефных копий).

Электрический ток в газах

3. Газовый разряд

Несамостоятельный разряд (ОАВ): 

• внешнее воздействие.

Самостоятельный разряд (ВС):

• ионизация ударом;
• термоэлектронная эмиссия.

4. Типы разрядов:

• тлеющий – лампы дневного света;
• искровой – молния;
• коронный – электрофильтры, утечка энергии;
• дуговой – сварка, ртутные лампы.

5. Плазма – частично или полностью ионизированный газ.

• низкотемпературная, T < 10⁵ К;
• высокотемпературная, T > 10⁵ К.

При T = 20 • 10³ ё 30 • 10³ К любое вещество – плазма.

Термоядерные реакции! МГД-генераторы!

Электрический ток в вакууме

1. Вакуум – p n p_атм (до 10^–13 мм рт. ст.)

Самопроизвольный выход е– невозможен.

Термоэлектронная эмиссия!

 

2. Диод

Баллон – вакуум (10^–6 ё 10^–7 мм рт. ст.).
Анод притягивает е^–.
Нить подогрева катода.
Катод испускает е^–.

 

Односторонняя проводимость!

3. Вольт-амперная характеристика

4. Применение – выпрямление переменного тока

5. Электронно-лучевая трубка