Закон ома для полной цепи. Презентация, доклад Закон Ома для полной цепи

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

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

1.На концы цепи подано напряжение 10В.Определите Силу тока в каждом резисторе если R1=R2 =2 Ом,R3= 9 Ом. 2.В сеть с напряжением 220В включен электрочайник мощностью 150Вт.Определите силу тока в его спирали, сопротивление спирали. Вариант 2 Проводник длиной 200м и сечением 2 мм 2 включен в цепь с напряжением 12 В.Какова сила тока в цепи? Два резистора сопротивлением 10 и 50 Ом включены в цепь параллельно. В неразветвленной части цепи ток составляет 6 А.Определите напряжение на каждом резисторе и ток, текущий в каждом проводнике.

3 слайд

Описание слайда:

Источник тока. Электрический ток может возникнуть, если металлическим проводом соединить разноименно заряженные шары или пластины конденсатора. Однако такой электрический ток оказывается кратковременным: так как недостаток и избыток электронов на пластинах компенсируется перемещающимися электронами, то электрическое поле, движущее заряды, ослабевает до нуля.

4 слайд

Описание слайда:

Для дополнительного поддержания тока в проводниках используется устройство, которое называется источником тока. Внутри источника тока происходит перераспределение положительных и отрицательных зарядов, так что на двух клеммах источника тока возникает избыток положительных и отрицательных зарядов (клемма «+» и клемма «–»). Силы неэлектростатической природы, осуществляющие такое разделение зарядов, называются сторонними силами. При контакте металлического проводника с клеммами источника тока на поверхности провода очень быстро устанавливается такое распределение зарядов, что внутри проводника возникает постоянное электрическое поле напряженностью, направленной вдоль его оси. Сила тока во всем проводнике при этом становится постоянной, заряды перемещаются по замкнутой цепи.

5 слайд

Описание слайда:

Всякий источник тока принято характеризовать работой сторонних сил Aст, которую они совершают при таком перемещении заряда q внутри источника. Отношение называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока. Выражается ЭДС в вольтах (1 В= 1 Дж/1 Кл), как и разность потенциалов.

6 слайд

Описание слайда:

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

7 слайд

Описание слайда:

Солнечная батарея При освещении некоторых полупроводниковых материалов, находящихся в контакте с металлами, происходит перемещение электронов с металла на полупроводник. Пьезоэлемент При механической деформации некоторых кристаллов (например, кварца) происходит перемещение электронов из одной области кристалла в другую

8 слайд

«Георг Ом» - Стал, в частности, лучшим бильярдистом и конькобежцем в университете, увлекся танцами. Георг Ом родился 16 марта 1787 года в Эрланге в семье потомственного слесаря. Ом с азартом окунулся в спорт. С 1825 г. Ом начинает заниматься исследованиями гальванизма. Ламповый реостат. Закон Ома для участка цепи.

«Ток в цепи» - От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока? Из каких частей состоит электрическая цепь? Какой опыт показывает зависимость силы тока от напряжения? Как зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах проводника? Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?

«Закон Кирхгофа» - Режим холостого хода источника энергии (ХХ). Равновесие напряжений в любом контуре цепи. Первый закон Кирхгофа. Номинальный режим работы источника энергии. Расчет мощности, передаваемой в нагрузку. Аналитическое выражение второго закона Кирхгофа. Режим короткого замыкания источника энергии. Законы Кирхгофа и режимы работы источников энергии.

«Ом Ток» - Работал учителем в Готштадте (Швейцария). С увеличением сопротивления проводника сила тока уменьшается. Немецкий физик. Зависимость силы тока от напряжения I (U) Зависимость силы тока от сопротивления I(R). Тезисы урока по теме « Закон Ома для участка цепи». Последние годы своей жизни Ом посвятил исследованиям в области акустики.

«Характеристики тока» - Последовательное соединение проводников. Измерение напряжения. Электродвижущая сила. Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления. Условия существования тока. Сопротивление металлов. Сила тока. Работа тока. Характеристики электрического тока. Сила тока – это физическая величина. Параллельное соединение проводников.

«Закон Ома для участка цепи» - Выделяемая мощность максимальна. Закон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность тока. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Второе правило Кирхгофа (обобщение закона Ома для разветвленной цепи). Закон Ома. Закон Ома в дифференциальной форме. КПД источника тока. Разделив работу на время, получим выражение для мощности.

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 .

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.