Сила тока электрической сети, какова она и от чего зависит. Значения токов в электросети. От чего зависит сила тока

Сила тока электрической сети, какова она и от чего зависит.

 

 

 

Тема: какие значения силы тока в электросети, от чего сила тока зависит.

 

Как мы помним электрический ток это упорядоченное движение заряженных частиц внутри электрического проводника. Сила тока характеризует, какое количество этих самых заряженных частиц будет протекать через определённое сечение провода в единицу времени. Проще говоря, если сравнивать с обычной водой, то это будет похоже на количество и интенсивность воды, которая протекает внутри трубы определённого диаметра. Естественно, что на силу тока электрической сети действуют определённые факторы, которые её могут ограничивать.

 

Итак, откуда берётся вообще сила тока в электрической сети? Всё начинается с источника питания. Именно в нём возникают электрофизические процессы, что заставляют электрически заряженные частицы перемещаться по проводнику, совершая при этом определённую работу. По причине воздействия электромагнитных сил, электрохимических реакций, фотоэффектов и т.д., в источнике тока заряженные частицы разделяются на два полюса. Внутри источника они уже не могут выровнять свой электрический потенциал, и единственным путём для них становится внешняя электрическая цепь.

 

Стоит учесть, что чем мощнее источник электрического питания, тем больше силу тока он способен обеспечить электрической сети и конечному потребителю. Но сама электросеть будет являться неким препятствием для движения электронов (электрически заряженных частиц). Известно, что любые проводники обладают определённым внутренним сопротивлением, что затрудняет движение электрического тока. Следовательно, чем будет больше это самое электрическое сопротивление, тем меньше будет сила тока электрической сети.

 

 

Сила тока электрической сети ещё зависит от самой нагрузки, что подключается к сети, ведь она также обладает своим собственным электрическим сопротивлением. Чем сопротивление нагрузки меньше, тем большая сила тока будет протекать через данное устройство. В итоге получаем, сама электростанция, питающая городскую электрическую сеть изначально способна обеспечить достаточным количеством электрической энергии (поскольку она на это и рассчитана). Некоторое количество электроэнергии (силы тока) теряется в самих распределительных электросетях. А та, электроэнергия, которая дошла к Вам в дом будет зависит от подключаемой нагрузки.

 

Сила тока электрической сети может специально ограничиваться с целью защиты от перегрузки этой самой сети. Известно, что если произойдёт соединение двух токонесущих проводов сети (фазы и нуля, плюса и минуса) произойдёт короткое замыкание. Это значит что сопротивление в данной цепи оказалось близко к нулю, следовательно сила тока при этом возрастает до максимального (критического) своего значения. Будет равна напряжению сети делённое на сумму сопротивления проводов до места КЗ и внутреннее сопротивление источника питания.

 

Когда такое происходит, данная сила тока может нанести значительный вред самой электросети. Что бы этого избежать делают различные электрические защиты. Самой простой является установка автоматических выключателей и плавких предохранителей в вводные щитки, шкафы управления электротехническими системами и т.д.. У данных защитных устройств имеется определённый ток срабатывания, в результате чего они просто размыкают электрическую цепь, предотвращая последующее его протекание и возрастание.

 

P.S. - из написанного выше думаю теперь стало понятно, что сила тока определяется теми параметрами, которые характеризуют определённые условия этой самой электрической сети, а именно, какая именно нагрузка будет подключена к сети, и какую силу тока вообще способна обеспечить эта самая электрическая сеть.

electrohobby.ru

От чего зависит сила тока?

Впредь запомните, не существует термина quot;сила токаquot;, есть термин quot;токquot;, можно сказать quot;величина токаquot;, но не quot;сила токаquot;. Силой в физике называется совсем другая величина.

Давайте, чтобы упростить вычисления, примем значения напряжений 200 В и 100 В.

Вспоминаете формулы P=U*I, I=U/R, объединяете их и получаете: P=U^2/R. Теперь вычисляем, какое сопротивление должен иметь кипятильник, чтобы при напряжении 200 В он давал 1000 Вт мощности. R=U^2/P=200*200/1000=40 Ом. При включении в сеть с напряжением 200 В, в нем будет протекать ток 200/40=5 А. Другой quot;точно такой же quot; кипятильник тоже имеет сопротивление 40 Ом. Если его воткнуть в сеть напряжением 100 В, то в нем будет ток 100/40=2,5 А. Но вот мощность он будет давать всего 100*2,5=250 Вт.

Термин quot;сила токаquot; существует и активно применяется повсюду. Только немного неправильно это так называть. В проводниках нет никакой quot;силыquot; тока, есть интенсивность, количество протекающих за единицу времени электрических зарядов. И в данном примере нет выдаваемой мощности, как выразились некоторые, есть потребляемая.

Воспользуемся формулами: 1А=1В/1Ом. 1Вт=1Вх1А=1Вх1В/1Ом

В первом случае, в кипятильнике, рассчитанном на 1000 Ватт в сети 220 В будет протекать ток в 4.54 А. Кипятильник имеет сопротивление 48.5 Ом:

1000 Ватт/220 В = 4.54 А; 220 В/4.54 А = 48.5 Ом.

Во втором случае, в таком же кипятильнике, имеющем такое же сопротивление (48.5 Ом) в сети 110 В будет протекать ток в 2.27 А, но потребляемая мощность будет уже не 1000 Ватт, а 250 Ватт:

110 В/48.5 Ом = 2.27 А; 110В*2.27А = 250 Ватт.

Из разобранного примера можно сказать, что ток на участке цепи зависит от подаваемого напряжения и сопротивления проводника. Да и зачем изобретать велосипед? Всем известный Закон Ома: Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

info-4all.ru

От чего зависит сила тока?

1

• Авто и мото
  • Автоспорт
  • Автострахование
  • Автомобили
  • Сервис, Обслуживание, Тюнинг
  • Сервис, уход и ремонт
  • Выбор автомобиля, мотоцикла
  • ГИБДД, Обучение, Права
  • Оформление авто-мото сделок
  • Прочие Авто-темы
• ДОСУГ И РАЗВЛЕЧЕНИЯ
  • Искусство и развлечения
  • Концерты, Выставки, Спектакли
  • Кино, Театр
  • Живопись, Графика
  • Прочие искусства
  • Новости и общество
  • Светская жизнь и Шоубизнес
  • Политика
  • Общество
  • Общество, Политика, СМИ
  • Комнатные растения
  • Досуг, Развлечения
  • Игры без компьютера
  • Магия
  • Мистика, Эзотерика
  • Гадания
  • Сны
  • Гороскопы
  • Прочие предсказания
  • Прочие развлечения
  • Обработка видеозаписей
  • Обработка и печать фото
  • Прочее фото-видео
  • Фотография, Видеосъемка
  • Хобби
  • Юмор
• Другое
  • Военная служба
  • Золотой фонд
  • Клубы, Дискотеки
  • Недвижимость, Ипотека
  • Прочее непознанное
  • Религия, Вера
  • Советы, Идеи
  • Идеи для подарков
  • товары и услуги
  • Прочие промтовары
  • Прочие услуги
  • Без рубрики
  • Бизнес
  • Финансы
• здоровье и медицина
  • Здоровье
  • Беременность, Роды
  • Болезни, Лекарства
  • Врачи, Клиники, Страхование
  • Детское здоровье
  • Здоровый образ жизни
  • Красота и Здоровье
• Eда и кулинария
  • Первые блюда
  • Вторые блюда
  • Готовим в …
  • Готовим детям
  • Десерты, Сладости, Выпечка
  • Закуски и Салаты
  • Консервирование
  • На скорую руку
  • Напитки
  • Покупка и выбор продуктов
  • Прочее кулинарное
  • Торжество, Праздник
• Знакомства, любовь, отношения
  • Дружба
  • Знакомства
  • Любовь
  • Отношения
  • Прочие взаимоотношения
  • Прочие социальные темы
  • Расставания
  • Свадьба, Венчание, Брак
• Компьютеры и интернет
  • Компьютеры
  • Веб-дизайн
  • Железо
  • Интернет
  • Реклама
  • Закуски и Салаты
  • Прочие проекты
  • Компьютеры, Связь
  • Билайн
  • Мобильная связь
  • Мобильные устройства
  • Покупки в Интернете
  • Программное обеспечение
  • Java
  • Готовим в …
  • Готовим детям
  • Десерты, Сладости, Выпечка
  • Закуски и Салаты
  • Консервирование
• образование
  • Домашние задания
  • Школы
  • Архитектура, Скульптура
  • бизнес и финансы
  • Макроэкономика
  • Бухгалтерия, Аудит, Налоги
  • ВУЗы, Колледжи
  • Образование за рубежом
  • Гуманитарные науки
  • Естественные науки
  • Литература
  • Публикации и написание статей
  • Психология
  • Философия, непознанное
  • Философия
  • Лингвистика
  • Дополнительное образование
  • Самосовершенствование
  • Музыка
  • наука и техника
  • Технологии
  • Выбор, покупка аппаратуры
  • Техника
  • Прочее образование
  • Наука, Техника, Языки
  • Административное право
  • Уголовное право
  • Гражданское право
  • Финансовое право
  • Жилищное право
  • Конституционное право
  • Право социального обеспечения
  • Трудовое право
  • Прочие юридические вопросы
• путешествия и туризм
  • Самостоятельный отдых
  • Путешествия
  • Вокруг света
  • ПМЖ, Недвижимость
  • Прочее о городах и странах
  • Дикая природа
  • Карты, Транспорт, GPS
  • Климат, Погода, Часовые пояса
  • Рестораны, Кафе, Бары
  • Отдых за рубежом
  • Охота и Рыбалка
  • Документы
  • Прочее туристическое
• Работа и карьера
  • Обстановка на работе
  • Написание резюме
  • Кадровые агентства
  • Остальные сферы бизнеса
  • Отдел кадров, HR
  • Подработка, временная работа
  • Производственные предприятия
  • Профессиональный рост
  • Прочие карьерные вопросы
  • Работа, Карьера
  • Смена и поиск места работы
  • Собственный бизне

woprosi.ru

Как используется сила тока и напряжение на практике

В электротехнике для описания процессов, протекающих внутри электрических цепей, используются термины «ток», «напряжение» и «сопротивление». Каждый из них имеет собственное назначение со специфическими характеристиками.

Рассмотрим и подведем выводы о каждом из терминах.

Электрический ток

Слово используется для характеристики движения заряженных частиц (электроны, дырки, катионы и анионы) через определенную среду вещества. Направление и количество носителей заряда определяет тип и силу тока.

Основные характеристики тока, влияющие на его практическое применение

Обязательным требованием для протекания зарядов является наличие цепи или, другим словами, замкнутого контура, создающего условия для их передвижения. Если внутри движущихся частиц образуется разрыв, то их направленное перемещение сразу прекращается.

На этом принципе работают все выключатели и защиты, используемые в электрике. Они создают разделение подвижными контактами токопроводящих частей между собой и этим действием прерывают протекание электрического тока, отключая прибор.

В энергетике наибольшее распространение получил метод создания электрического тока за счет передвижения электронов внутри металлов, изготовленных в виде проводов, шин или других токопроводящих частей.

Кроме этого способа также используется создание тока внутри:

1. газов и жидкостей-электролитов за счет движения электронов или катионов и анионов — ионов с положительными и отрицательными знаками заряда;

2. среды из вакуума, воздуха и газов при условии передвижения электронов, вызванного явлением термоэлектронной эмиссии;

3. полупроводниковых материалов вследствие перемещения электронов и дырок.

Электрический ток может возникнуть при:

приложении к заряженным частицам внешней разности электрических потенциалов;

нагреве проводников, не являющихся в данный момент сверхпроводниками;

протекании химических реакций, связанных с выделением новых веществ;

воздействии приложенного на проводник магнитного поля.

Форма сигнала электрического тока может быть:

1. постоянной в виде прямой линии на временно́м графике;

2. переменной синусоидальной гармоникой, хорошо описываемой основными тригонометрическими соотношениями;

3. меандром, грубо напоминающим синусоиду, но с резкими, ярко выраженными углами, которые в отдельных случаях могут быть хорошо сглажены;

4. пульсирующей, когда направление остается одним и тем же без изменения, а амплитуда колеблется периодически от нулевого до максимального значения по вполне определенному закону.

Формы тока

Электрический ток может совершать полезную для человека работу, когда он:

преобразуется в световое излучение;

создает нагрев тепловых элементов;

совершает механическую работу за счет притяжения или отталкивания подвижных якорей либо вращения роторов с приводами, закрепленных в подшипниках;

формирует электромагнитное излучение и в некоторых других случаях.

При прохождении электрического тока по проводам может создаваться вред, вызываемый:

излишним нагревом токонесущих цепей и контактов;

образованием вихревых токов в магнитопроводах электрических машин;

излучением электроэнергии электромагнитными волнами в окружающую среду и некоторыми подобными явлениями.

Конструкторы электрических приборов и разработчики различных схем учитывают перечисленные возможности электрического тока в своих устройствах. Например, вредное воздействие вихревых токов в трансформаторах, двигателях и генераторах уменьшается за счет шихтовки сердечников, используемых для пропускания магнитных потоков. В то же время вихревой ток успешно применяют для разогрева среды внутри электрических печей и микроволновок, работающих на индукционном принципе.

Электрический ток, в зависимости от своей величины, способен совершать различную работу. Для количественной оценки его возможностей принята величина, называемая силой тока. Ее размерностью в международной системе измерений является 1 ампер. Для обозначения силы тока в технической литературе принят индекс «I».

Электрическое напряжение

Этот термин используется как характеристика физической величины, выражающей затраченную работу по переносу пробного единичного электрического заряда из одной точки в другую без изменения характеров размещения остальных зарядов на действующих источниках полей.

Поскольку начальная и конечная точки обладают различными потенциалами энергии, то работа на перемещение заряда, или напряжение, совпадает с соотношением разности этих потенциалов.

В зависимости от протекающих токов используются различные термины и способы вычисления напряжения. Оно может быть:

1. постоянным — в цепях электростатики и постоянного тока;

2. переменным — в схемах с переменными и синусоидальными токами.

Для второго случая используются такие дополнительные характеристики и разновидности напряжения, как:

амплитуда — наибольшее отклонение от нулевого положения оси абсцисс;

мгновенная величина, которая выражается в конкретный момент времени;

действующее, эффективное или, называемое по-другому, среднеквадратичное значение, определяемое по совершаемой активной работе одного полупериода;

средневыпрямленное, рассчитываемое по модулю выпрямленного значения одного периода гармоники.

Характеристики переменного напряжения

Для количественной оценки напряжения введена международная единица 1 вольт, а ее обозначением стал символ «U».

При транспортировке электрической энергии по проводам воздушных линий конструкция опор и их габариты зависят от значения используемого напряжения. Его величину между проводами фаз называют линейной, а относительно каждого провода и землей — фазной.

Электрическое сопротивление

Термин применяется для характеристики свойств вещества ослаблять прохождение через него электрического тока. При этом могут выбираться разные среды, изменяться температура вещества или его габариты.

У цепей постоянного тока сопротивление совершает активную работу, поэтому его называют активным. Оно для любого участка прямо пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально — проходящему току.

В цепях переменного тока введены понятия:

импеданса;

волнового сопротивления.

Электрический импеданс по-другому называют комплексным или полным сопротивлением с составляющими частями:

активной;

реактивной.

Реактивное сопротивление, в свою очередь, может быть:

емкостным;

индуктивным.

Соотношения между составляющими импеданса описываются треугольником сопротивлений.

Величиной сопротивления принята международная единица измерения в 1 Ом.

Взаимосвязь тока, напряжения, сопротивления

Классическим примеров выражения соотношений между этими характеристиками является сравнение с гидравлической схемой, в которой сила движения потока жизни (аналог — величина тока) зависит от значения приложенной к поршню силы (созданного напряжения) и характера магистралей потока, выполненных сужениями (сопротивлением).

Ток, напряжение и сопротивление

Математические закономерности, описывающие взаимосвязь электрического сопротивления, тока и напряжения впервые опубликовал и запатентовал Георг Ом. Он вывел законы для полного контура электрической цепи и его участка. Подробнее смотрите здесь: Применение закона Ома на практике

Для замера основных электрических величин электроэнергии применяют амперметры, вольтметры и омметры.

Замеры тока, напряжения и сопротивления

Амперметр замеряет ток, проходящий по цепи. Поскольку на всем замкнутом участке он не изменяется, то амперметр врезают в любом месте между источником напряжения и потребителем, создавая прохождение зарядов через измерительную головку прибора.

Вольтметром измеряют напряжение на клеммах подключенного к источнику тока потребителя.

Замеры сопротивления омметром могут выполняться только на обесточенном потребителе. Это объясняется тем, что омметр выдает калиброванное напряжение и замеряет ток, проходящий по измерительной головке, который переводится в Омы за счет деления напряжения на полученное значение тока.

Любое подключение маломощного постороннего напряжения при выполнении измерения создаст дополнительные токи и исказит результат. Учитывая, что внутренние цепи омметра изготавливаются маломощными, то при ошибочных замерах сопротивления при поданном постороннем напряжении довольно часто прибор выходит из строя за счет того, что у него выгорает внутренняя схема.

Знание основных характеристик тока, напряжения, сопротивления и зависимостей между ними позволяет электрикам успешно выполнять свою работу и надежно эксплуатировать электрические системы, а допускаемые ошибки очень часто заканчиваются несчастными случаями и травмами.

www.spishy-u-antoshki.ru

Что такое сила тока — пояснения и формулы

Движение заряженных частиц в проводнике в электротехнике называется электрическим током. Электроток не характеризуется только прошедшим через проводник значением количества электрической энергии, так как за 60 минут через него может пройти электричество равное 1 Кулону, но и такое же количество электричества можно пропустить через проводник за одну секунду.

Что такое сила тока

Когда рассматривается количество электричества, протекающее через проводник за разные интервалы времени, понятно, что за меньший промежуток времени ток течет интенсивней, поэтому в характеристику электротока вводится еще одно определение — это сила тока, которая характеризуется протекающим в проводнике током за секунду времени. Единицей измерения величины силы проходящего тока в электротехнике принят ампер.

Иными словами, сила электрического тока в проводнике — это количество электричества, которое прошло через его сечение за секунду времени, маркировка литерой I. Силу тока измеряют в амперах — это единица измерения, которая равняется силе неизменяющегося тока, проходящего по бесконечным параллельным проводам с наименьшим круговым сечением, удаленным друг от друга на 100 см и расположенным в вакууме, который вызывает взаимодействие на метре длины проводника силой = 2*10 минус 7 степени Ньютона на каждые 100 см длины.

Специалисты часто определяют величину проходящего тока, на Украине (сила струму) она равна 1 амперу, когда через сечение проводника проходит каждую секунду 1 кулон электричества.

Формула определения силы тока:

Формула определения силы тока

В электротехнике можно увидеть частое применение других величин в определении значения силы проходящего тока: 1 миллиампер, который равен единица/ Ампер, 10 в минус третьей степени Ампер, один микроампер — это десять в минус шестой степени Ампер.

Зная количество электричества, прошедшее через проводник за определенный промежуток времени, можно вычислить силу тока (как говорят на Украине — силу струму) по формуле:

Формула силы тока

Когда электрическая цепь замкнута и не имеет ответвлений, тогда в каждом месте ее поперечного сечения протекает за секунду одинаковое количество электричества. Теоретически это объясняется невозможностью накапливания электрических зарядов в каком либо месте цепи, по этой причине сила тока везде одинакова.

Правило постоянства электрического тока в замкнутой цепи

Данное правило справедливо и в сложных цепях, когда есть ответвления, но относится к некоторым участкам сложной цепи, которые можно рассматривать в виде простой электроцепи.

Как измеряется сила тока

Величину силы тока измеряют прибором, который называется амперметр, а также для небольших значений — миллиамперметр и микроамперметр, который можно увидеть на фото внизу:

Амперметр Основы

Среди людей бытует мнение, что когда измеряется сила тока в проводнике до нагрузки (потребителя), то значение будет выше, чем после нее. Это ошибочное мнение, основанное на том, что якобы какое-то значение силы будет расходоваться на то, чтобы привести потребитель в действие. Электроток в проводнике — это процесс электромагнитный, в котором участвуют заряженные электроны, они направленно двигаются, но энергию передают не электроны, а электромагнитное поле, которое окружает проводник.

Количество электронов, вышедших из начала цепи, будет равно количеству электронов и после потребителя в конце цепи, они не могут быть израсходованы.

Измерение силы тока

Какие проводники бывают? Специалисты дают определение понятию «проводник» — это материал, в котором частицы, имеющие заряд, могут перемещаться свободно. Такие свойства на практике имеют почти все металлы, кислота и солевой раствор. А материал или вещество, в котором движение заряженных частиц затруднено или вообще невозможно, называются изоляторами (диэлектриками). Часто встречающиеся материалы-диэлектрики — это кварц или эбонит, искусственный изолятор.

Вывод

На практике современное оборудование работает с большими величинами тока, до сотни, а то и тысячи ампер, а также и с малыми значениями. Примером в повседневной жизни величины тока в разных приборах может быть электрическая плита, где она достигает значения в 5 А, а простая лампа накаливания может иметь величину 0,4 А, в фотоэлементе величина проходящего тока измеряется в микроамперах. В линиях городского общественного транспорта (троллейбус, трамвай) значение проходящего тока достигает 1000 А.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

От каких величин зависит сила тока на участке электрической цепи. Исследовательская работа учеников в 8-м классе

Разделы: Физика

При изучении электрических явлений в 8 классе, переходя от темы “Электризация тел” к теме “Постоянный электрический ток”, необходимо продолжать сообщать исторические сведения о развитии науки в этой области. Из предыдущих уроков ученики уже знают, что первую электрическую машину в 1650 г построил немецкий ученый Отто Герике [7].

На уроке “Источники электрического тока”, рассказываю, что прообразом электростатической машины, является электрофор Александро Вольтf [9]. Электростатическую машину изобрел Уимшерстон в 1870 г [7].

В 1790 г Луиджи Гальвани (1737 – 1798 г), известный итальянский физиолог, исследуя препарированную мышцу лягушачьей лапки, заметил, что она сокращается, если к ней прикоснуться одновременно двумя предметами, сделанными из разных металлов. Почему так происходит, объяснил другой замечательный итальянский ученый – Александро Вольта (1745 – 1827 г). Он доказал, что две пластинки из разнородных металлов в растворе соли (в данном случае его роль играла кровь) рождают электричество. [8], [9].

В 1799 г Вольта создал первый искусственный источник электрического тока. Он представлял собой медные и цинковые кружки с суконными прокладками между ними. Прокладки были пропитаны слабым раствором кислоты. Свое изобретение Вольта назвал в честь Л. Гальвани – гальваническим элементом. Чтобы получить более или менее приличную электрическую мощность, элементы приходилось последовательно соединять в батареи (их именовали “вольтовыми столбами”). В дальнейшем гальванические элементы Вольта были усовершенствованы, и появились всем знакомые батарейки. Сам Вольта не знал ничего о химических превращениях, которые вызывает его столб в жидкости. Велика его заслуга в том, что он создал первый в мире источник постоянного электрического тока и обратил внимание на условие существования тока, и что цепь должна быть замкнута. [7].

Немецкий физик Томас Зеебек (1770-1831) в 1821 г открыл явление термоэлектричества (в паре “медь – висмут”), построил термопару.

(Данный рассказ, конечно же, сопровождаю показом опытов по учебнику [4] и проводим фронтальный эксперимент [2]: цинковый и угольный электроды опускаем в стакан с раствором соли, к зажимам через ключ подсоединяем лампу, наблюдаем её свечение).

На уроке “Действие электрического тока” также использую исторические сведения об изучении химического действия – 1800 г англичане Никольсон и Карлейль разложили воду с помощью электрического тока на водород и кислород; тепловое и световое действие изучал Василий Владимирович Петров; магнитное действие обнаружил Эрстед в 1819 г. [5]. При возможности проводим фронтальный эксперимент по наблюдению действий электрического тока [2]. Демонстрационный эксперимент по учебнику [4] обязателен.

На уроке знакомства с амперметром, рассказываю, что Вольта для оценки силы тока использовал свой собственный язык, т.к. при возникновении тока на языке появлялся кислый привкус, а чем больше ток, тем сильнее вкусовые ощущения, а немецкий ученый Георг Ом в 1826 г. определил силу тока по действию тока на магнитную стрелку, подвешенную на нити над проволокой, идущей от источника тока [1], [6], об этом подробнее будет рассказано на следующем уроке.

После урока, на котором объясняю понятие электрического напряжения, знакомлю с вольтметром; провожу уроки в такой последовательности:

а) “Электрическое сопротивление проводников. Единицы сопротивления”. Лабораторная работа “Измерение напряжения на различных участках цепи”

б) “От чего зависит сопротивление проводников”.

Рассказ ученика. Годы жизни Георга Симона Ома — 1787—1854. Отец Ома, слесарь в Эрлангене, сумел передать своим детям трудовые традиции фамилии Омов, потомственных вестфальских кузнецов. Барельеф на постаменте памятника Ому в Мюнхене символически изображает вручение отцом своему сыну орудий своей наследственной профессии. Насколько понимал отец Ома роль образования, видно из того знаменательного факта, что он счел необходимым изучить высшую математику, чтобы следить за учением своих сыновей: старшего, Мартина — впоследствии известного математика — и младшего, Георга — физика, установившего основной закон электрического тока.

Георг Ом окончил университет в родном городе и стал учителем математики. Начиная свою трудовую деятельность, жил в большой бедности и переезжал из одного города в другой, пока наконец не обосновался в иезуитской коллегии в Кельне в качестве учителя математики и физики. За девять лет учительства в Кельне произошло превращение Ома из математика в физика. Здесь проведены им многочисленные эксперименты, здесь сложились его основные воззрения на закономерности электрического тока.

С 1825 г. Ом начинает заниматься исследованиями гальванизма. Георг Ом, начавший свои работы в 1825 г., был в очень сложных условиях. Всего четверть века назад был открыт источник постоянного тока – “вольтов столб”, только что в качестве источника начала использоваться термопара. Что такое электрический ток, еще никто сказать не мог, считалось просто, что это нечто, порождаемое источником. Неизвестную причину тока называли электродвижущей силой. Не существовало чётких понятий “сила тока” и “сопротивление” - их в расплывчатой форме ввел сам Ом. Не было хороших приборов, оценивающих силу тока.

Я рассказываю ребятам о собственноручно изготовленным им вольтовом столбе и гальваноскопе, проецируя кодограмму.

Зачитываю из работы Г. Ома “Определение закона проводимости контактного электричества металлами…”: “Я брал куски цилиндрической проволоки произвольной длины из различных материалов и помещал их поочередно в цепь. Когда я ставил эти опыты, я повторял каждый из них несколько раз в измененных условиях и получал постоянно те же результаты с очень небольшими отклонениями”. Так Ом выяснил, как различные проводники влияют на силу тока в цепи. Попробуем и мы определить, как размеры проводников влияют на ток в цепи.

Проводим фронтальную лабораторную работу [2] стр. 95, в которой ребята сравнивают длины проводов спиралей сопротивлением 1 и 2 Ом, подсчитав число их витков, полагая, что обе спирали изготовлены из одного и того же материала; предполагают, какая спираль обладает большим сопротивлением. Затем собирают электрическую цепь из источника тока, ключа, лампочки и поочередно включают в цепь то одну, то другую спираль. Делают вывод: т.к. накал лампочки больше, когда подключена спираль с меньшим числом витков, то она обладает меньшим сопротивлением, из этого следует, сопротивление спирали зависит от её длины: чем меньше длина, тем меньше сопротивление.

Затем ученики сравнивают длины проводов, из которых сделаны спирали сопротивлением 2 и 4 Ома. Оценивают сечение проводов. Предполагают, какой провод обладает большим сопротивлением, включают его в электрическую цепь с лампочкой и по яркости свечения лампочки делают вывод, что чем меньше сечение, тем больше сопротивление.

в) “Знакомство с устройством реостата и потенциометра, их применение”. Из предыдущего урока следует, что, создав прибор, которым можно менять длину провода, включаемого в цепь, можно будет изменять силу тока в цепи, изучаем устройство реостата.

Знакомство с потенциометром. Так как в нашей школе с обычным старым лабораторным оборудованием, имеется и радиоэлектронный набор Головина П. П., то дальнейшие работы мы проводим, используя этот набор.

Рассказываю, что переменные сопротивления (резисторы), могут иметь три вывода, один из которых связан с подвижным контактом, скользящим по поверхности проводящего слоя. Сопротивление между любым крайним выводом переменного резистора и подвижным контактом зависит от положения движка. Схематическое изображение:

Ученики проводят работу 6-3-1 [3], стр. 43,

а затем 6-3-2 [3],

и выясняют, что при любом положении движка резистора соблюдается равенство: напряжение участка 1-3 равно сумме напряжений участка 1-2 и участка 2-3. Ранее на уроках они выяснили, что чем больше сопротивление участка, тем больше напряжение на нем. Следовательно, потенциометром можно регулировать напряжение.

г) “Закон Ома для участка цепи” (2 урока).

1 урок. “Зависимость силы тока от напряжения”. (Исследовательская работа учеников)

Рассказ о новой установке Ома (кодограмма) “Рис. 5” Ом стал применять установку с термоэлементом.

Он составил термоэлемент из согнутых под прямыми углами висмутовой и медной полосок, концы которых скреплялись винтами. Один конец термоэлемента окружался кипящей водой, другой обкладывался тающим льдом. От полюсов шли проволоки, опускавшиеся в чашечки с ртутью. Цепь замыкалась проволоками разной длины, присоединявшимися к тем же чашечкам. Сила тока определялась действием тока на магнитную стрелку, подвешенную на нити над проволокой, идущей от термоэлемента. Закручивая нить в сторону, противоположную отклоняющему действию тока, удавалось вернуть её в первоначальное положение, в плоскость магнитного меридиана. [6]. Выводы, которые сделал Ом из своих опытов, мы узнаем позже, когда вы проделаете аналогичные опыты, используя современное оборудование. Какие основные элементы были в установке Ома и соответственно нужны будут нам для эксперимента? Из беседы выясняем: термоэлемент заменим на источник тока на 4,5 В. Ом изменял напряжение, создавал различные разности температур на концах термоэлемента, мы воспользуемся потенциометром. Ом силу тока определял по закручиванию нити, мы воспользуемся миллиамперметром. Половина класса будет использовать проводник Х1(10 Ом), остальные проводник Х3 (30 Ом). Собираем электрическую цепь по схеме,

чертим таблицу,

проводим измерения, меняя напряжение. Кто первый выполнил, идет к доске строить график зависимости силы тока от напряжения.

Из графиков делаем вывод:

1) Во сколько раз увеличивают напряжение, во столько раз увеличивается сила тока;

2) наклон графиков разный.

Вычислите отношение напряжения к силе тока для каждого опыта. Выясняется, что в первом случае оно постоянно и равно 10, а во втором – постоянно и равно 30. Эта постоянная величина характеризует свойство проводника, раз она не изменяется в опытах. Вместо Х2 в электрической цепи, схема которой на “рис. 4”, подсоединим лампочку. В какой цепи она ярче горит, где Х1 или Х3? – где Х1. Там где лампа горит ярче, сопротивление меньше (ученики это уже знают), значит Х1 и Х3 – сопротивление данных проводников.

Из урока делаем вывод: 1. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке. 2. Отношение напряжения на участке цепи к силе тока есть величина постоянная для этого участка и определяет его сопротивление. “Рис. 9”. Решаем качественные, количественные и графические задачи.

Задача. Проверим соотношение а)

на опыте. На демонстрационным столе собрана электрическая цепь, состоящая из демонстрационных амперметра и вольтметра, источника тока ВС-6, ключа, потенциометра, магазина сопротивлений на 10 Ом.

1) Из каких приборов она состоит и для какой цели каждый из них служит?

2) Как проверить при помощи этой электрической цепи, что соотношение а) верно?

Будем при R = const (например R = 2 Ом), менять U (значение определяем по шкале вольтметра). Прогнозируем, как будет меняться сила тока при увеличении напряжения в 1,5; 2; 3 раза. Предположения сверяем с показаниями амперметра, шкала которого в начале каждого опыта закрыта. Еще раз убеждаемся, что а). Каждый раз проверяем, действительно ли отношение напряжения к силе тока остается постоянной и в нашем опыте равно 2 м. Решаем задачи № 1277, № 1268 [10].

2 урок. “Зависимость силы тока от сопротивления” (Исследовательская работа учеников)

Выясняем с учениками, что теперь необходимо напряжение оставлять неизменным, чтобы вывести зависимость силы тока от сопротивления. Собираем электрическую цепь по схеме “Рис. 6”, чертим таблицу.

Половина класса потенциометром поддерживает напряжение 3 В, остальные – 2 В. Ученики, первыми выполнявшие экспериментальную работу, на доске чертят зависимость силы тока от сопротивление.

Из графиков по результатам опыта делаем вывод: сила тока уменьшается с увеличением сопротивления. Зависимость полученная на графиках называется обратно пропорциональной. Делаем вывод: Сила тока в участке цепи обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Учитывая формулы “рис. 9” приходим к выводу “рис. 12”: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. Это и есть тот закон, который установил экспериментально, а затем вывел теоретически Георг Ом в 1827 г, а следом за ним и мы с вами.

 “Да будут святы те, кто в творческом пылу, исследуя весь мир, открыли в нем законы”.

Э. Верхарн.

Решение качественных, количественных и графических задач.

Задача № 1. Проверим соотношение “рис. 12.а” на опыте. На демонстрационном столе собрана электрическая цепь (состоит из тех же приборов, что на предыдущем уроке). При помощи какого прибора можно поддерживать напряжение на вольтметре постоянным? (Потенциометра, который подключаем параллельно источнику и делит напряжение) Будем поддерживать U = 2 B, менять сопротивление участка и прогнозировать, как при этом будет меняться сила тока. Предположения сверяем с показаниями амперметра, ещё раз убеждаемся, что “рис. 12.а”. Решаем задачи № 1275, №1278, №1281, № 1283. [10]

Список литературы.

1. Блудов М. И. Беседы по физике. Москва. “Просвещение”, 1973 г.

2. Буров В. А., … Фронтальные экспериментальные задания по физике в 6-7 классах средней школы. Москва, “Просвещение”, 1981 г.

3. Головин. П. П. Учимся радиоэлектронике. Ульяновск. РИЦ “Реклама” 1999 г.

4. Перышкин А. В. Физика 8. Москва. “Дрофа”. 2000 г.

5. Спасский Б. И.. История физики. Москва. “Высшая школа”. 1977 г.

6. Хрестоматия по физике. Москва “Просвещение”. 1982 г.

7. Шабловский В. Занимательная физика. Серия “Нескучный учебник”. Тригон. Санкт-Петербург, 1997 г.

8. Энциклопедия для детей Аванта +. Техника Том 14. “Издательский центр “Аванта+”, 1999 г.

9. Энциклопедия для детей Аванта +. Физика Том 16. “Издательский центр “Аванта+”, 2001 г.

10. Лукашин В. И., Иванова Е. В. “Сборник задач по физике 7 – 9”. Москва. Просвещение 2001 г.

Поделиться страницей:

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

СИЛА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Повернём выключатель. Над столом загорается элек­трическая лампочка. Второй поворот выключателя — и лампочка гаснет. Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, почему это происходит?

Многие, вероятно, скажут, что тут и думать-то нечего. Почти каждый видел разобранный выключатель и знает,

Так, часто говорят: «включить ток», «выключить ток». Но что это значит? Мы знаем, что электрический ток в металле — это упорядоченное движение свободных элек­тронов. Но свободные электроны в нити лампы имеются и тогда, когда электрическая цепь разорвана, когда лам­почка «выключена». Ведь свободные электроны имеются в любом куске металла. Значит, отсутствие тока в лам­почке при таком положении выключателя, как это изо­бражено на рисунке 13, вызвано не тем, что в её нити нет электронов, а тем, что движение электронов здесь неупо­рядоченное, хаотическое. А не упорядочено движение потому, что в нити лампочки нет электрического поля.

Когда мы вкручиваем лампочку в патрон при разом­кнутом выключателе, то при этом один конец нити лам­почки соединяется с одним из проводов, протянутых в нашу квартиру от электростанции, а второй конец нити присоединяется к проводу, идущему к выключателю, где цепь разорвана (рис. 13). В течение очень малого вре­мени, значительно меньшего, чем секунда, через нить идёт «мгновенный» электрический ток, но затем электрическое поле заряда, накопляющегося на конце провода в месте обрыва цепи, уравновешивает внешнее поле (поле, созданное генератором). Электрическое поле в лампе и в подводящих к ней проводах исчезает, а поэтому исчезает и ток.

Значит, в «выключенной» лампочке нет тока потому, что в нити её нет электрического поля.

Как только мы поворачиваем выключатель, заряд с места, где прежде был обрыв цепи, уходит по второму проводу в генератор, стоящий на электростанции. В лам­почке и в подводящих к ней проводах появляется электри­ческое поле, которое приводит электроны в упорядоченное движение. Так возникает электрический ток.

Таким образом, поворачивая выключатель, мы «вклю­чаем», по сути дела, не ток, а поле.

Итак, причиной создания и поддержания электриче­ского тока служит электрическое поле. Ясно, что вели­чина тока, или, как обычно говорят, сила тока, должна зависеть от величины поля. Чтобы понять, как зависит ток от поля, надо уметь характеризовать ток и поле количественно.

Сила тока—это одно из многих неудачных названий в учении об электричестве, данных ещё тогда, когда яс­ного понимания того, что такое ток, не было. Это вовсе не с и л а в обычном понимании этого слова, а количе­ство электричества, протекающее через поперечное сечение провода за одну секунду. Её можно было бы вы­ражать просто числом электронов, пролетающих через сечение проводника в секунду. Но заряд электрона — слишком малая величина для измерения токов, приме­няемых в технике. Например, через сечение нити лам­почки карманного фонаря проходит в секунду около 2 ООО ООО ООО ООО ООО ООО электронов. В качестве единицы электрического заряда принят заряд, которым обладают 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Этот заряд назы­вается кулоном. За единицу силы тока принят такой ток, при котором за секунду через сечение проводника проходит заряд в один кулон. Эта единица силы тока называется ампером, а приборы для измерения силы тока — амперметрами.

Чтобы найти количественную зависимость тока от поля, надо уметь измерять не только силу тока, но и вели­чину поля.

Поле правильнее всего было бы характеризовать силой, действующей на какой-нибудь определённый электриче­ский заряд, например на один электрон или на один ку­лон. Ведь именно существование этих сил и характерно для поля. Но, не говоря уже о трудности измерения сил внутри провода, это неудобно ещё и по другой причине. Ведь в разных точках проводника поле может быть не­одинаковым. Значит, чтобы знать, каково поле в провод­нике, надо было бы измерить силы в разных точках его, то-есть для каждого куска провода проводить множество труднейших измерений.

Поэтому величину поля в проводнике принято харак­теризовать не силой, которая действует в нём на электри­ческие заряды, а той работой, которую эта сила совер­шает, перемещая один кулон электричества от одного конца проводника до другого. Эта работа поля при пере­мещении им единичного заряда по проводнику назы­вается напряжением, или разностью потен­циалов поля на концах проводника.

Единицу напряжения называют вольтом, а при­боры, измеряющие напряжение, — вольтметрами.

О силе тока и о напряжении слышал каждый, кто имеет дело с электрическими приборами. Теперь должно быть ясно, почему электрический ток характеризуют не одной, а двумя величинами. Только одна из них — сила тока — относится непосредственно к току, напряжением же измеряется величина электрического поля, создаю­щего ток.

Ток создаётся полем. Значит, сила тока в проводнике зависит от напряжения поля на концах его.

На рисунке 12 мы видим амперметр и вольтметр, вклю­чённые в цепь электрической дуги. Амперметр включён непосредственно в цепь: ток, идущий через дугу, проходит и через амперметр. Мы видим, что он равен пяти амперам. Вольтметр присоединён к зажимам дуги. Он показывает, что напряжение поля между углями в элек­трической дуге 55 вольт.

Амперметр всегда включается непосредственно в цепь. При этом ток, идущий в цепи, идёт и через амперметр и измеряется им. Вольтметр не включается в цепь. Его присоединяют к концам какого-либо участка цепи, чтобы измерить напряжение поля между ними.

Требования к качеству, области применения и правилам эксплуатации электрооборудования, предъявляемые современными отечественными и мировыми стандартами и техническими регламентами, определяют необходимость регулярного обслуживания...

Мы живём в замечательное время, которое навсегда войдёт в историю неразрывно связанным с именем Иосифа Виссарионовича Сталина. Под руководством коммунистической партии и её вождя товарища Сталина советские люди построили социализм …

Кроме токов, текущих всё время: в одном направлении, в технике широко применяются также так называемые переменные токи. Направление переменного тока в цепи изменяется обычно много раз за секунду. Рассмотрим здесь …

msd.com.ua

---

• 
  Силовые агрегаты
• 
  Строповка грузов схемы
• 
  Резина сырая как пользоваться
• 
  Виды технического обслуживания автомобиля
• 
  Двигатель форд транзит
• 
  Кран дэк
• 
  Технические характеристики маз 4370 зубренок
• 
  Вольво ф12
• 
  Фольксваген каравелла микроавтобус
• 
  Должностная инструкция лифтера
• 
  В чем отличие технологического процесса от производственного