Естествознание УМК 2015 г

3. Постоянный электрический ток.

Электрический ток. Электрический ток – направленное упорядоченное движение заряженных частиц.

Постоянный электрический ток. Постоянный ток - это ток, при кото-ром заряженные частицы не меняют ни модуля скорости, ни ее направления.

Эффекты (действия) электрического тока: тепловое, химическое и магнитное. Тепловое действие: Пропускание тока через проводник сопровождается активным выделением тепла. Химическое действие: Электрический ток способен изменить химическую структуру вещества. Магнитное действие: Наличие электрического тока инициирует активность магнитного поля.

Сила тока. Сила тока – физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени, за который этот заряд прошел:

Единица измерения силы тока. Единица измерения: А – ампер (по имени французского физика Андре-Мари Ампера)

Три условия существования постоянного электрического тока. Условия существования электрического тока: 1. Наличие свободных Зарядов (проводника); 2. Наличие электрического поля; 3. Замкнутая электрическая цепь.

Закон Ома для участка цепи. Когда проводник находится под напряжением (на его концах существуют противоположные заряды), возникает электрический ток. Закон Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Электрическое сопротивление. Физическая формула и единицы измерения. Физическая величина, характеризующая свойство проводника влиять на протекающий по нему электрический ток, называется электрическим сопротивлением. Обозначение: R. Физическая формула:

Единица измерения: Ом.

Природа электрического сопротивления проводников. В процессе своего движения свободные электроны постоянно взаимодействуют с ионами, которые входят в строение кристаллической решетки. Замедление движения электронов в веществе из-за столкновений с узлами кристаллической решетки (атомами) и обусловливает проявление электрического сопротивления.

Проводники. Есть вещества, которые проводят электричество (электрические заряды) достаточно хорошо, и такие вещества называются проводниками. Как правило, к этим веществам относятся растворы, расплавы, жидкости, и, конечно же, металлы. Металлы считаются наиболее хорошими проводниками электрического заряда.

Диэлектрики. Вещества, которые плохо пропускают электрические заряды, называются диэлектриками, или изоляторами (от итальянского «изоляре»). Это, в первую очередь, газы, которые проводят электрические заряды очень плохо. А также различные пластмассы, смолы, стекло.

Электрическое напряжение. Электрическое напряжение U – это физическая величина, которая равна работе А электрического поля по пе- ремещению единичного заряда q из одной точки в другую:

Работа электрического тока. Работа электрического тока равна произведению силы тока на напряжение и на время протекания тока в цепи: A = I U t ( изм. в Дж).

Тепловое действие электрического тока и закон Джоуля-Ленца. Прохождение тока через проводник вызывает его нагрев. При этом совершается работа (движение электронов), а выделение тепла – есть выделение энергии в результате работы. Закон Джоуля – Ленца: Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля:

Мощность электрического тока. Мощность – это работа, выполненная за единицу времени (скорость выполнения током работы). Для электрического тока мощность рассчитывается формулой:

Демонстрации:

Лейденская банка – первый конденсатор.

Простейший гальванический элемент.

Вольтова дуга.

Опыты Фарадея.

Видеосъемка опытов в Большом электронном колайдере.

Электризация тел.

Объемная модель атома гелия.

Закон Кулона.

Опыты Джеймса Максвелла с электрическим полем.

Электрический ток.

Закон Ома для участка цепи.

Появление электрического тока в проводнике.

Последовательное подключение проводников.

Параллельное подключение проводников.

Свойства диэлектрика.

Контрольные вопросы:.

Назовите основные вехи в истории открытия электричества.
Докажите, что т.н. «Лейденская банка» имеет непосредственное отношение к открытию электричества.
Определите, когда и кем была сформулирована первая научная теория электричества.
Сформулируйте значение открытий Кулона и Гальвани.
Охарактеризуйте физическими терминами в чем суть первого источника постоянного тока А. Вольта.
Сформулируйте физические признаки т.н. «Вольтовой дуги».
Назовите отличительные характеристики и достижения исследований электромагнетизма физиками ХIX в.
Объясните доказательно, в чем значение опытов Фарадея в области электричества.
Объясните доказательно, в чем перспективы передачи электроэнергии на расстояние.
Сформулируйте определение электрона и условия его открытия.
Покажите на примерах значимость исследований электричества в современной физике.
Объясните смыслы термина: «Электродинамика».
Объясните доказательно, почему электродинамика рассматривается как физическая наука.
Объясните смыслы понятий электрона и электрического заряда.
Объясните доказательно, в чем проявляется принцип взаимодействия электрических зарядов.
Назовите 4 способа электризации.
Объясните на примерах, откуда берутся электрические заряды.
Разъясните смыслы терминов: «Ионы и ионизация».
Сформулируйте закон сохранения заряда.
Сформулируйте закон Кулона.
Раскройте смысл физического понятия: «Электрическое поле».
В чем значение опытов М. Фарадея и Дж. Максвелла.
Разъясните физические смыслы основных характеристик электрического поля: напряжённости, напряжения, потенциала.
Дайте определение постоянному электрическому току.
Сформулируйте, какие эффекты (действия) сопутствуют протеканию электрического тока.
Дайте определение, что такое сила тока.
Назовите единицу измерения силы тока.
Назовите три условия существования постоянного электрического тока.
Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
Раскройте понятие: «Электрическое сопротивление».
Воспроизведите физическую формулу, единицы измерения сопротивления.
Объясните, в чем проявляется природа электрического сопротивления проводников.
Разъясните на практических примерах, что является проводниками и диэлектриками.
Дайте определение электрическому напряжению.
Сформулируйте смысл физических понятий: «Работа и мощность электрического тока».
Объясните, в чем проявляется тепловое действие электрического тока.
Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Литература:

1. Ахмедова Т.И., Мосягина О.В. Естествознание: Учебное пособие / Т.И. Ахмедова, О.В. Мосягина. – М.: РАП, 2012. – С. 48-51.

Содержание