Презентация на тему: Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

Слайд 2

Сторонние силы Электродвижущая сила Внешняя часть цепи Внутренняя часть цепи Источник тока Понятия и величины:

Слайд 3

Законы: Ома для замкнутой цепи

Слайд 4

Ток короткого замыкания Правила электробезопасности в различных помещениях Плавкие предохранители Аспекты жизнедеятельности человека:

Слайд 5

Электродвижущая сила. Закон Ома для замкнутой цепи. Источники тока. Для получения в электрической цепи постоянного тока на заряды должны действовать какие-либо силы, отличные от (кулоновских) сил электростатического поля. Такие силы получили название сторонних сил. Характеристикой действия сторонних сил является электродвижущая сила (ЭДС), которая численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного (пробного) заряда по замкнутой цепи или, другими словами, определяется работой сторонних сил по перемещению заряда по замкнутому контуру, отнесенной к величине этого заряда, ЭДС измеряется в вольтах. Участок цепи, на котором есть ЭДС, называют неоднородным участком цепи. Внутри источника заряды движутся против кулоновских сил под действием сторонних сил, а во всей остальной цепи их приводят в движение электрическое поле. Такими источниками могут быть гальванические элементы, аккумуляторы, электрические генераторы постоянного тока. ЭДС источника тока равна электрическому напряжению на его зажимах при разомкнутой цепи. Из закона сохранения энергии следует, что работа сторонних сил равна выделившемуся в цепи количеству теплоты Q = I2 ∙ R0 ∙ ∆t где R0 = R + r – полное сопротивление цепи, а R– сопротивление внешней цепи, r– внутреннее сопротивление источника. Тогда ε ∙ I ∙ ∆t = I2 ∙ (R + r) ∆t

Слайд 6

Отсюда получаем закон Ома для полной цепи: Сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. В том случае, когда сопротивление внешней цепи стремится к нулю, в цепи возникает ток короткого замыкания – максимально возможный ток в данном источнике Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей. У гальванических элементов сила тока короткого замыкания небольшая и поэтому он для них не очень опасен.

Закон Ома для замкнутой цепи. Источники тока. Для получения в электрической цепи постоянного тока на заряды должны действовать какие-либо силы, отличные от (кулоновских) сил электростатического поля. Такие силы получили название сторонних сил. Характеристикой действия сторонних сил является электродвижущая сила (ЭДС), которая численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного (пробного) заряда по замкнутой цепи или, другими словами, определяется работой сторонних сил по перемещению заряда по замкнутому контуру, отнесенной к величине этого заряда, ЭДС измеряется в вольтах. Участок цепи, на котором есть ЭДС, называют неоднородным участком цепи. Внутри источника заряды движутся против кулоновских сил под действием сторонних сил, а во всей остальной цепи их приводят в движение электрическое поле. Такими источниками могут быть гальванические элементы, аккумуляторы, электрические генераторы постоянного тока. ЭДС источника тока равна электрическому напряжению на его зажимах при разомкнутой цепи. Из закона сохранения энергии следует, что работа сторонних сил равна выделившемуся в цепи количеству теплоты Q = I2 ? R0 ? ?t где R0 = R + r – полное сопротивление цепи, а R – сопротивление внешней цепи, r – внутреннее сопротивление источника. Тогда? ? I ? ?t = I2 ? (R + r) ?t.

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Таблица "Виды источников тока и принцип их действия" Таблица "Виды источников тока и принцип их действия" Электрофорная машина Механическое вращение непроводящих дисков с нанесенными проводящими участками, часть которых на одном из дисков электризуется трением, приводит к накоплению зарядов в специальном устройстве, называемом лейденской банкой. В настоящее время используется в основном для демонстрационных опытов, требующих контролируемого генерирования больших (до десятков тысяч вольт) напряжений Гальванический элемент Два разных материала погружаются в раствор или другую проводящую среду. За счет необратимых химических реакций, идущих на границе «раствор – твердое тело», происходит накопление электронов или заряженных ионов на электродах. В гальванических элементах происходит необратимое превращение энергии химических связей, накопленной при синтезе этих веществ, в энергию разделенных зарядов

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

Источник электрического тока и металлический проводник (резистор) образуют простейшую замкнутую электрическую цепь, в которой закономерности протекания тока были изучены Г.Омом. Он показал, что сила тока при постоянном источнике тока зависит от материала проводника (r), площади его поперечного сечения (S) и длины. Источник электрического тока и металлический проводник (резистор) образуют простейшую замкнутую электрическую цепь, в которой закономерности протекания тока были изучены Г.Омом. Он показал, что сила тока при постоянном источнике тока зависит от материала проводника (r), площади его поперечного сечения (S) и длины. Участок цепи, содержащий резистор, называется внешним, а содержащий источник тока – внутренним. Закон Ома для замкнутой (полной) цепи позволяет вычислить силу тока для цепей, содержащих источник тока с известной ЭДС и известными характеристиками внешнего проводника:

Слайд 10

Описание слайда:

Закон Ома для полной цепи

Учитель физики БОУ СОШ № 37 станицы Старомышастовской Т.А. Пелипенко

Повторим основные понятия

Электрический ток

направленное движение заряженных частиц

физическая величина, которая показывает какой заряд, проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени: 𝐼=𝑞/𝑡

Сила тока

Единица измерения силы тока – ампер

Площадь фигуры под графиком силы тока численно равна заряду (q=It)

Повторим основные понятия

Закон Ома для участка цепи

Электрическое сопротивление металлических проводников

Условия существования электрического тока

Наличие свободных зарядов в веществе

Наличие внешнего электрического поля (источник тока)

Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию

Повторим основные понятия

Существуют различные виды источников тока:

Механические источники тока

Тепловые источники тока

Химические источники тока

Световые источники тока

Распределение зарядов внутри источников постоянного тока происходит за счёт сил неэлектрического происхождения (электромагнитные, химические, механические силы и др.), которые называются сторонними силами

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц , которые накапливаются на полюсах источника

Силы неэлектрического происхождения (механические, химические, электромагнитные и др.) заставляют заряды внутри источника тока перераспределятся между его полюсами

Отношение работы сторонних сил по перемещению зарядов внутри источника тока к величине перемещённого заряда называется электродвижущей силой (ЭДС) данного источника тока

Единица измерения ЭДС в СИ – вольт

[ε]=1В

При разомкнутой цепи вольтметр показывает ЭДС

Любой источник постоянного тока

имеет определённое внутреннее

опротивление

r – внутреннее сопротивление источника тока

[r] = 1 Ом

Закон Ома для полной цепи

I – сила тока в цепи

R – сопротивление внешнего участка цепи

r – внутреннее сопротивление источника тока

– ЭДС источника тока

Короткое замыкание

Преобразовав закон Ома

для полной цепи,

получим следующее выражение

Разность потенциалов внутри

источника тока

ε = IR + Ir

Напряжение на внешнем

участке цепи

Задание 1

ЭДС аккумулятора равна 2 В. При силе тока в цепи 2 А напряжение на зажимах аккумулятора равно 1,8 В. Найдите внутреннее сопротивление аккумулятора и сопротивление внешней цепи

Проверим решение задачи

Ответ: R = 0,9 Ом; r = 0,1 Ом.

Ответ: R = 0,9 Ом; r = 0,1 Ом.

ε= U+Ir, r =

r = = 0,1 Ом

Проверим решение задачи

Дано:

R = 20 Ом

Решение

Ɛ = 5 В

Так как источники тока соединены последовательно,

Ответ: U = 4 В.

r = 2.5 Ом

Ɛ = U + 2 Ir

U = Ɛ - 2 Ir

U =5 В – 2  0,2 А  2,5 Ом = 4 В

Домашнее задание:

§ 107, § 108, упр. 19 (задачи 6, 7, 8)

Спасибо

Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Урок 10 класс

Соединим проводником два металлических шарика, несущих заряды противоположных знаков.

Под влиянием электрического поля этих зарядов в проводнике возникает электрический ток.

Но этот ток будет очень кратковременным.

Заряды быстро нейтрализуются, потенциалы шариков станут одинаковыми, и электрическое поле исчезнет.

Сторонние силы

Для того чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками.

Для этого необходимо устройство (источник тока), которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков.

В таком устройстве на заряды, кроме электрических сил, должны действовать силы неэлектрического происхождения.

Одно лишь электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в цепи.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока: в генераторах на электростанциях,

в гальванических элементах,

аккумуляторах и т.д.

Генератор переменного тока, Россия

Аккумулятор, Тюмень

Гальванические элементы, СССР

При замыкании цепи создаётся электрическое поле во всех проводниках цепи.

Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительного заряженного электрода к отрицательному), а во всей остальной цепи их приводит в движение электрическое поле.

Природа сторонних сил

Источники тока

Сторонняя сила

Генератор электростанции

Сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущимся проводнике

Гальванический элемент

(элемент Вольта)

Химические силы, растворяющие цинк в растворе серной кислоты

Электродвижущая сила

Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращённо ЭДС ).

Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду:

ЭДС выражают в вольтах: [Ɛ] = Дж/Кл = В

Рассмотрим простейшую полную (замкнутую) цепь, состоящую из источника тока и резистора сопротивлением R.

Ɛ – ЭДС источника тока,

r – внутреннее сопротивление источника тока,

R – внешнее сопротивление цепи,

R + r – полное сопротивление цепи.

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление R + r цепи.

Установим эту связь теоретически пользуясь законами сохранения энергии и Джоуля – Ленца.

Пусть за время через поперечное сечение проводника пройдёт электрический заряд.

При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи выделяется количество теплоты, равное согласно закону Джоуля – Ленца:

Q = I²∙R∙∆t + I²∙r∙∆t

Cила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к её полному сопротивлению .

0. Для данной цепи: Ɛ = Ɛ₁ - Ɛ₂ + Ɛ₃ и Rп = R + r₁ + r₂ + r₃ Если Ɛ 0 , то I 0 → направление тока совпадает с направлением обхода контура. " width="640"

Если цепь содержит несколько последовательно соединённых элементов с ЭДС Ɛ₁, Ɛ₂, Ɛ₃ и т.д., то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.

Для определения знака ЭДС выберем положительное направление обхода контура.

Если при обходе цепи переходят от «-» полюса к «+», то ЭДС Ɛ 0.

Для данной цепи: Ɛ = Ɛ₁ - Ɛ₂ + Ɛ₃ и Rп = R + r₁ + r₂ + r₃

Если Ɛ 0 , то I 0 →

направление тока совпадает с направлением обхода контура.

Решение задач

• Чему равно напряжение на клеммах гальванического элемента с ЭДС, равной Ε, если цепь разомкнута?
• Чему равна сила тока при коротком замыкании аккумулятора с ЭДС Ε = 12 В и внутренним сопротивлением r = 0,01 Ом?
• Батарейка для карманного фонаря замкнута на резистор переменного сопротивления. При сопротивлении резистора, равном 1,65 Ом, напряжение на нём равно 3,30 В, а при сопротивлении, равном 3,50 Ом, напряжение равно 3,50 В. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки.
• Источники тока с ЭДС 4,50 В и 1,50 В и внутренними сопротивлениями 1,50 Ом и 0,50 Ом, соединённые, как показано на рисунке (15.13), питают лампу от карманного фонаря. Какую мощность потребляет лампа, если известно, что сопротивление её нити в нагретом состоянии равно 23 Ом?

Список литературы:

• Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев «Физика» 10 класс, «ПРОСВЕЩЕНИЕ», Москва 2001г.