Presentazione sul tema: Forza elettromotrice. Legge di Ohm per un circuito completo

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Forze esterne Forza elettromotrice Parte esterna del circuito Parte interna del circuito Sorgente di corrente Concetti e grandezze:

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Leggi: Ohm per un circuito chiuso

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Corrente di cortocircuito Regole per la sicurezza elettrica in vari ambienti Fusibili Aspetti della vita umana:

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Forza elettromotiva. Legge di Ohm per un circuito chiuso. Fonti correnti. Per ottenere una corrente continua in un circuito elettrico, sulle cariche devono agire delle forze diverse dalle forze (di Coulomb). campo elettrostatico. Tali forze sono chiamate forze esterne. La caratteristica dell'azione delle forze esterne è la forza elettromotrice (EMF), che è numericamente uguale al lavoro delle forze esterne nello spostamento di una singola carica positiva (prova) lungo un circuito chiuso o, in altre parole, è determinata dal lavoro delle forze esterne nel muovere una carica lungo un circuito chiuso, riferito al valore di questa carica, l'EMF è misurato in volt. La sezione del circuito su cui è presente un campo elettromagnetico è chiamata sezione disomogenea del circuito. All'interno della sorgente le cariche si muovono contro le forze di Coulomb sotto l'azione di forze esterne, e nel resto del circuito sono messe in moto da un campo elettrico. Tali sorgenti possono essere celle galvaniche, batterie, generatori elettrici DC. L'EMF di una sorgente di corrente è uguale alla tensione elettrica ai suoi terminali in un circuito aperto. Dalla legge di conservazione dell'energia segue che il lavoro delle forze esterne è uguale alla quantità di calore rilasciato nel circuito Q = I2 ∙ R0 ∙ ∆t dove R0 = R + r è la resistenza totale del circuito, e R è la resistenza del circuito esterno, r è la resistenza interna della sorgente. Allora ε ∙ I ∙ ∆t = I2 ∙ (R + r) ∆t

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Da qui otteniamo la legge di Ohm per un circuito completo: L'intensità di corrente in un circuito completo è uguale alla forza elettromotrice della sorgente divisa per la somma delle resistenze delle sezioni esterna ed interna del circuito. Nel caso in cui la resistenza del circuito esterno tenda a zero, si verifica una corrente di cortocircuito nel circuito - la massima corrente possibile in una data sorgente Intensità della corrente di cortocircuito - la massima intensità di corrente ottenibile da data fonte con forza elettromotrice e resistenza interna r. Per sorgenti con bassa resistenza interna, la corrente di cortocircuito può essere molto elevata e causare la distruzione del circuito elettrico o della sorgente. Ad esempio, le batterie al piombo utilizzate nelle automobili possono avere una corrente di cortocircuito di diverse centinaia di ampere. Particolarmente pericolosi sono i cortocircuiti nelle reti di illuminazione alimentate da sottostazioni (migliaia di ampere). Per evitare l'effetto distruttivo di correnti così elevate, nel circuito sono inclusi fusibili o speciali interruttori automatici. Nelle celle galvaniche la corrente di cortocircuito è piccola e quindi per loro poco pericolosa.

Legge di Ohm per un circuito chiuso. Fonti attuali. Per ottenere una corrente continua in un circuito elettrico, sulle cariche devono agire delle forze diverse dalle forze (di Coulomb) del campo elettrostatico. Tali forze sono chiamate forze esterne. La caratteristica dell'azione delle forze esterne è la forza elettromotrice (EMF), che è numericamente uguale al lavoro delle forze esterne nello spostamento di una singola carica positiva (prova) lungo un circuito chiuso o, in altre parole, è determinata dal lavoro delle forze esterne nel muovere una carica lungo un circuito chiuso, riferito al valore di questa carica, l'EMF è misurata in volt. La sezione del circuito su cui è presente un campo elettromagnetico è chiamata sezione disomogenea del circuito. All'interno della sorgente le cariche si muovono contro le forze di Coulomb sotto l'azione di forze esterne, e nel resto del circuito sono messe in moto da un campo elettrico. Tali sorgenti possono essere celle galvaniche, batterie, generatori elettrici DC. L'EMF di una sorgente di corrente è uguale alla tensione elettrica ai suoi terminali in un circuito aperto. Dalla legge di conservazione dell'energia risulta che il lavoro delle forze esterne è uguale alla quantità di calore rilasciata nel circuito Q = I2 ? R0? ?t dove R0 = R + r è la resistenza totale del circuito, e R è la resistenza del circuito esterno, r è la resistenza interna della sorgente. Poi? ? IO? ?t = I2 ? (R + r) ?t.

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Tabella "Tipi di sorgenti di corrente e principio del loro funzionamento" Tabella "Tipi di sorgenti di corrente e principio del loro funzionamento" Barattolo della macchina dell'elettroforo. Attualmente utilizzato principalmente per esperimenti dimostrativi che richiedono la generazione controllata di grandi tensioni (fino a decine di migliaia di volt) Cella galvanica Due materiale diverso immerso in una soluzione o altro mezzo conduttivo. A causa delle reazioni chimiche irreversibili che avvengono al confine "soluzione - solido", sugli elettrodi si accumulano elettroni o ioni carichi. Nelle celle galvaniche, l'energia dei legami chimici accumulati durante la sintesi di queste sostanze viene irreversibilmente convertita nell'energia delle cariche separate.

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Fonte corrente elettrica e un conduttore metallico (resistore) forma il più semplice circuito elettrico chiuso, in cui i modelli di flusso di corrente sono stati studiati da G. Ohm. Ha mostrato che l'intensità di corrente con una sorgente di corrente costante dipende dal materiale del conduttore (r), dalla sua sezione trasversale (S) e dalla lunghezza. Una sorgente di corrente elettrica e un conduttore metallico (resistore) formano il più semplice circuito elettrico chiuso in cui le leggi del flusso di corrente sono state studiate da G. Ohm. Ha mostrato che l'intensità di corrente con una sorgente di corrente costante dipende dal materiale del conduttore (r), dalla sua sezione trasversale (S) e dalla lunghezza. La sezione del circuito contenente il resistore è chiamata esterna e contenente la sorgente corrente - interna. La legge di Ohm per un circuito chiuso (completo) consente di calcolare l'intensità di corrente per circuiti contenenti una sorgente di corrente con EMF nota e caratteristiche note del conduttore esterno:

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Legge di Ohm per un circuito completo

Insegnante di fisica, scuola secondaria n. 37 del villaggio di Staromyshastovskaya T.A. Pelipenko

Ripetiamo i concetti di base

Elettricità

moto diretto di particelle cariche

grandezza fisica che indica quanta carica passa attraverso sezione trasversale conduttore per unità di tempo: 𝐼=𝑞/𝑡

Forza attuale

L'unità della forza attuale è l'ampere

L'area della figura sotto il grafico della forza attuale è numericamente uguale alla carica (q=It)

Ripetiamo i concetti di base

Legge di Ohm per una sezione circuitale

Resistenza elettrica dei conduttori metallici

Condizioni per l'esistenza di una corrente elettrica

La presenza di gratuità in materia

La presenza di un esterno campo elettrico(fonte corrente)

Fonte corrente è un dispositivo che converte una qualche forma di energia in energia elettrica

Ripetiamo i concetti di base

Esistere diversi tipi fonti attuali:

Sorgenti di corrente meccanica

Sorgenti di corrente termica

Fonti di corrente chimica

Fonti di corrente luminosa

La distribuzione delle cariche all'interno delle sorgenti di corrente continua avviene per forze di origine non elettrica (forze elettromagnetiche, chimiche, meccaniche, ecc.), che vengono chiamate forze esterne

In qualsiasi fonte corrente, lavorare sulla separazione delle particelle caricate positivamente e negativamente , che si accumulano ai poli della sorgente

Forze di origine non elettrica (meccaniche, chimiche, elettromagnetiche, ecc.) provocano la ridistribuzione delle cariche all'interno della sorgente di corrente tra i suoi poli

Viene chiamato il rapporto tra il lavoro delle forze esterne per spostare le cariche all'interno della sorgente corrente e il valore della carica spostata forza elettromotrice (EMF) data fonte corrente

L'unità di misura dell'EMF in SI è il volt

[ε]=1B

Con un circuito aperto, il voltmetro mostra EMF

Qualsiasi sorgente CC

ha un certo interno

resistenza

r è la resistenza interna della sorgente di corrente

[r] = 1ohm

Legge di Ohm per un circuito completo

IO - intensità di corrente nel circuito

R - resistenza della sezione esterna del circuito

R è la resistenza interna della sorgente di corrente

– Sorgente di corrente EMF

Un corto chiusura

Trasformare la legge di Ohm

per un circuito completo,

otteniamo la seguente espressione

Potenziale differenza all'interno

fonte corrente

ε = IR + IR

Tensione esterna

sezione catena

Esercizio 1

La fem della batteria è 2 V. Con una corrente nel circuito di 2 A, la tensione ai terminali della batteria è 1,8 V. Trova la resistenza interna della batteria e la resistenza del circuito esterno

Controlliamo la soluzione del problema

Risposta: R \u003d 0,9 Ohm; R = 0,1ohm.

Risposta: R \u003d 0,9 Ohm; R = 0,1ohm.

ε=U+Ir, r =

R = = 0,1ohm

Controlliamo la soluzione del problema

Dato:

R = 20 ohm

Soluzione

Ɛ = 5 V

Poiché le fonti di corrente sono collegate in serie,

Risposta: U = 4 V.

r = 2,5ohm

Ɛ = U + 2Ir

U = Ɛ - 2Ir

U \u003d 5 V - 2  0,2 A  2,5ohm = 4V

Compiti a casa:

§ 107, § 108, ex. 19 (compiti 6, 7, 8)

Grazie

Forza elettromotiva. Legge di Ohm per un circuito completo.

Lezione 10 classe

Colleghiamo due sfere metalliche con cariche opposte con un conduttore.

Sotto l'influenza del campo elettrico di queste cariche, si genera una corrente elettrica nel conduttore.

Ma questa corrente avrà vita molto breve.

Le cariche vengono rapidamente neutralizzate, i potenziali delle sfere diventano gli stessi e il campo elettrico scompare.

Forze terze

Affinché la corrente sia costante, è necessario mantenere una tensione costante tra le sfere.

Ciò richiede un dispositivo (sorgente di corrente) che sposti le cariche da una sfera all'altra nella direzione opposta alla direzione delle forze che agiscono su queste cariche dal campo elettrico delle sfere.

In un tale dispositivo, oltre alle forze elettriche, le cariche devono essere influenzate da forze di origine non elettrica.

Il solo campo elettrico delle particelle cariche (il campo di Coulomb) non è in grado di mantenere una corrente costante nel circuito.

Forze esterne mettono in moto particelle cariche all'interno di tutte le fonti di corrente: nei generatori delle centrali elettriche,

nelle celle galvaniche,

batterie, ecc.

Alternatore, Russia

Accumulatore, Tyumen

Celle galvaniche, URSS

Quando il circuito è chiuso, si crea un campo elettrico in tutti i conduttori del circuito.

All'interno della sorgente di corrente, le cariche si muovono sotto l'azione di forze esterne contro le forze di Coulomb (elettroni da un elettrodo caricato positivamente a uno negativo), e nel resto del circuito sono messi in moto da un campo elettrico.

La natura delle forze esterne

Fonti correnti

forza di terzi

generatore della centrale elettrica

Forza esercitata da un campo magnetico sugli elettroni in un conduttore in movimento

Cella galvanica

(elemento Volta)

Forze chimiche che dissolvono lo zinco in una soluzione di acido solforico

Forza elettromotiva

L'azione delle forze esterne è caratterizzata da un'importante grandezza fisica detta forza elettromotrice (abbreviata in campi elettromagnetici).

La forza elettromotrice in un circuito chiuso è il rapporto tra il lavoro delle forze esterne quando la carica si sposta lungo il circuito rispetto alla carica:

EMF è espresso in volt: [Ɛ] = J/C = IN

Considera il circuito completo (chiuso) più semplice, costituito da una sorgente di corrente e un resistore con resistenza R.

Ɛ – EMF della fonte attuale,

R è la resistenza interna della sorgente di corrente,

R è la resistenza esterna del circuito,

R + R è la resistenza totale del circuito.

La legge di Ohm per un circuito chiuso mette in relazione la corrente nel circuito, l'EMF e l'impedenza R + R Catene.

Stabiliamo questa connessione teoricamente usando le leggi di conservazione dell'energia e Joule-Lenz.

Lascia che una carica elettrica attraversi la sezione trasversale del conduttore nel tempo.

Al termine di questo lavoro, viene rilasciata una quantità di calore sulle sezioni interna ed esterna del circuito, pari, secondo la legge di Joule-Lenz:

Q = I²∙R∙∆t + I²∙r∙∆t

L'intensità di corrente in un circuito completo è uguale al rapporto tra l'EMF del circuito e la sua impedenza .

0. Per questo circuito: Ɛ = Ɛ₁ - Ɛ₂ + Ɛ₃ e Rp = R + r₁ + r₂ + r₃ Se Ɛ 0, allora I 0 → la direzione della corrente coincide con la direzione di bypass del circuito. "larghezza="640"

Se il circuito contiene diversi elementi collegati in serie con FEM Ɛ₁, Ɛ₂, Ɛ₃, ecc., la FEM totale del circuito è uguale alla somma algebrica della FEM dei singoli elementi.

Per determinare il segno dell'EMF, scegliamo la direzione positiva di bypassare il circuito.

Se, bypassando il circuito, si spostano dal polo "-" al polo "+", quindi l'EMF Ɛ 0.

Per questo circuito: Ɛ = Ɛ₁ - Ɛ₂ + Ɛ₃ E Rï = R + r₁ + r₂ + r₃

Se Ɛ 0 , Quello io 0 →

la direzione della corrente è la stessa della direzione di bypass del loop.

Risoluzione dei problemi

• Qual è la tensione ai capi di una cella galvanica con fem uguale a Ε se il circuito è aperto?
• Qual è l'intensità della corrente durante un cortocircuito di una batteria con un EMF Ε = 12 V e una resistenza interna r = 0,01 Ohm?
• La batteria della torcia è collegata a un resistore a resistenza variabile. Con un resistore di 1,65 ohm, la tensione ai suoi capi è di 3,30 V e con una resistenza di 3,50 ohm, la tensione è di 3,50 V. Determinare l'EMF e la resistenza interna della batteria.
• Sorgenti di corrente con EMF di 4,50 V e 1,50 V e resistenze interne di 1,50 ohm e 0,50 ohm, collegate come mostrato in figura (15.13), alimentano la lampada da una torcia. Quale potenza consuma la lampada se si sa che la resistenza del suo filamento quando riscaldato è di 23 ohm?

Bibliografia:

• G. Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev "Fisica" Grado 10, "ILLUMINAZIONE", Mosca 2001