Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока

1.

О, как божественно соединенье
Извечно соединенного друг для друга!
Н.Г.Гумилев
Закон Ома для полной цепи.
Работа и мощность тока

2. Для получения тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

Электрическое поле создается источником тока, в котором
совершается работа по разделению заряженных частиц,
накапливающихся на его полюсах.
Разделение происходит под действием сторонних сил,
природа которых различна (кроме электростатических).
Действие сторонних сил по разделению
заряженных частиц характеризуется
физической величиной –
электродвижущей силой (ЭДС).
ЭДС показывает работу сторонних сил по
перемещению единичного заряда
внутри источника тока, т.е.
является характеристикой
источника тока.
A ст
ε
q

3.

Простейшая замкнутая цепь:
а) лампа, подключенная к гальваническому элементу;
б) эквивалентная схема

4.

Закон Ома (в замкнутой цепи)
Сила тока в замкнутой цепи прямо
пропорциональна ЭДС источника тока и
обратно пропорциональна полному
сопротивлению цепи:
ε
I
R r
I – сила тока (А)
ε – электродвижущая сила (ЭДС) (В)
R – внешнее сопротивление (Ом)
r – внутреннее сопротивление (сопротивление
источника тока) (Ом)

5.

Закон Ома для замкнутой цепи с одним источником
• разность потенциалов между
полюсами источника
• работа силы электрического поля по
перемещению единичного положительного
заряда внутри источника
• напряжение на зажимах источника тока:
• Сила тока в замкнутой цели прямо
пропорциональна ЭДС источника и обратно
пропорциональна полному сопротивлению
цепи
• Обычно внешнее сопротивление
значительно превосходит внутреннее R >> r

6.

Замкнутая цель с несколькими источниками тока
Замкнутая цепь с несколькими
источниками тока:
а} ток I создается
источниками
ε1, ε2, ε ,
3
б) токи I 1, I 2, I3 создаются
независимо источниками ε1,
ε2, ε3, соответственно
последовательное
соединение
nε1
I
R nr1
параллельное
соединение
ε1
I
r1
R
n

7.

При коротком замыкании
ε
I к.з.
r
При коротком замыкании, сила
тока резко увеличивается,
R→0
• если лампочка фары автомобиля имеет сопротивление
R= 10 Ом, а внутреннее сопротивление аккумулятора r
= 0,01 Ом, то сила тока может возрасти в 1000 раз.
Такое возрастание тока может привести к выделению
большого количества теплоты и стать причиной
пожара. Чтобы избежать этого, в цепь последовательно
включают предохранители, которые плавятся при
увеличении силы тока сверх нормы и размыкают
электрическую цепь

8.

Закон Ома для цепи с несколькими источниками тока
Закон Ома для замкнутой цепи
полное сопротивление цепи
ток в цепи протекает против часовой стрелки
ток будет направлен по часовой стрелке
Результирующая сила тока в
цепи
Сила тока в замкнутой цепа с последовательно соединенными источниками тока прямо пропорциональна
алгебраической сумме их ЭДС и обратно
пропорциональна полному сопротивлению цепи

9.

Закон Джоуля – Ленца.
Работа и мощность
электрического тока.

10.

Действия электрического тока
1.Тепловое. Проводник, по которому
течет ток, нагревается.
2.Химическое. Проявляется только при
прохождении тока через растворы и
расплавы электролитов.
3.Магнитное. Магнитная стрелка
отклоняется, если ее расположить
рядом с проводником по которому течет
ток.
4.Механическое.

11.

Закон Джоуля -Ленца
Работа электрического тока — работа, совершаемая
электрическим полем при упорядоченном движении
зарядов в проводнике
Разность потенциалов характеризует работу по
перемещению единичного положительного заряда.
При постоянной силе тока I заряд, протекающий через
поперечное сечение проводника за промежуток времени t,
равен:
U IR

12.

Закон Джоуля - Ленца
ДЖОУЛЬ ДЖЕЙМС ПРЕСКОТТ
(1818–1889),
английский физик
Ленц Эмилий Христианович
(1804-1865 гг.),
российский физик
Количество теплоты, выделяемое в проводнике с током,
равно произведению квадрата силы тока, сопротивления
проводника и времени прохождения по нему тока
2
U t
Q
R
Q IUt

13.

Мощность электрического тока
A
Q
P ;P
t
t
• Мощность электрического тока — работа, совершаемая в единицу
времени электрическим полем при упорядоченном движении
заряженных частиц в проводнике
P I R
2
P IU
2
U
P
R
При последовательном соединении проводников (I = const) мощность,
выделяемая в проводниках, пропорциональна их сопротивлению.
При параллельном соединении проводников (U =const) мощность,
выделяемая в проводниках, обратно пропорциональна их сопротивлению.

14. ЗАДАЧИ

1. Вычислите силу тока во внешней цепи с
сопротивлением 3,7 Ом, если ее питает
батарея, состоящая из трех параллельно
соединенных элементов с ЭДС 2,88 В и
внутренним сопротивление 0,9 Ом
каждый.
2. Вычислите силу тока во внешней цепи с
сопротивлением 2,4 Ом, если ее питают
четыре, последовательно соединенные
аккумуляторы с ЭДС 2,7 В и внутренним
сопротивление 0,15 Ом каждый.

15.

Вопросы
1. От чего зависит разность потенциалов между
полюсами источника тока?
Ответ
, то есть напряжение между полюсами
источника тока зависит от ЭДС и работы сторонних сил по
перемещению единичного заряда от одного полюса
источника к другому.

16.

Вопросы
2. Сформулируйте и запишите закон Ома для замкнутой
цепи
Ответ
Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна
ЭДС источника и обратно пропорционально полному
сопротивлению цепи.
=
+
ε
I
Rr
.

17.

Вопросы
3. В чем различие встречного и согласованного
включения последовательно соединенных источников
тока?
Ответ
Говорят, что 2-й источник включен встречно первому, если они,
работая в одиночку, создают токи, идущие вразном направлении. 3-й
источник включен согласованно с первым, если токи, создаваемые
ими, направлены одинаково.

18.

Вопросы
4. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи с
несколькими последовательно соединенными
источниками тока. Приведите формулу этого закона.
Ответ
Сила тока в замкнутой электрической цепи с
последовательно соединенными источниками тока прямо
пропорциональна сумме их
ЭДС и обратно пропорционально сопротивлению цепи.

19.

Вопросы
5. Как определить направление тока в замкнутой цепи с
несколькими последовательно соединенными
источниками тока?
Ответ
Если ε1 −ε 2 +ε 3 −... > 0 , то ток течет по часовой стрелке.
В обратном случае – против часовой стрелки.

20.

Задачи

21.

Задачи

22.

Задачи

23.

Задачи

24.

Задачи

25.

Задача ЕГЭ
В схеме, изображенной на рисунке, ЭДС источника
тока равна 6 В, его внутреннее сопротивление
пренебрежимо мало, а сопротивление резисторов R1 =
R2 = 2Ом. Какое напряжение показывает идеальный
вольтметр?
1)
1В
3) 3 В
2)
2В
4) 4 В