Без чего не может существовать электрический ток

Слово электричество происходит от греческого названия янтаря – ελεκτρον . Янтарь – это окаменевшая смола хвойных деревьев; древние заметили, что если натереть янтарь куском шерстяной ткани, то он будет притягивать лёгкие предметы и пыль. В конце XVI века английский учёный У. Гильберт обнаружил, что таким же свойством обладают стекло и ряд других веществ, натёртых шёлком. Теперь мы говорим, что в этих случаях тела, благодаря трению, приобретают электрический заряд, а сами тела называем заряженными .

Все ли электрические заряды одинаковы или существуют различные их виды? Опыт показывает, что существует два и только два вида зарядов, причём заряды одного вида отталкиваются, а заряды разных видов притягиваются. Мы говорим, что одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются.

Американский учёный Б. Франклин (XVIII век) назвал эти два вида зарядов положительными и отрицательными. Какой заряд как назвать было совершенно безразлично; Франклин предложил считать заряд наэлектризованной стеклянной палочки положительным. В таком случае заряд, появляющийся на янтаре, потёртом о шерсть, будет отрицательным. Этого соглашения придерживаются и по сей день.

О заряженных телах говорят, что одни тела наэлектризованы сильнее, а другие слабее. Для того чтобы такие утверждения имели смысл, следует установить количественную меру, позволяющую сравнивать степени наэлектризованности тел. Мерой наэлектризованности любого тела является электрический заряд `Q` этого тела (латинские буквы `q` и `Q` традиционно используются для обозначения заряда). В свою очередь, незаряженные тела называют электронейтральными, или просто нейтральными, их заряд равен нулю.

В международной системе единиц (сокращенно СИ) единицей измерения заряда служит кулон (Кл) (в честь французского учёного Шарля Кулона, установившего в 1785 г. закон взаимодействия точечных зарядов). Определение этой единицы в СИ даётся через единицу измерения силы тока и будет представлено ниже.

Развитие науки о природе привело не только к открытию элементарных частиц (протонов, электронов, нейтронов и др.), но и показало, что электрический заряд не может существовать сам по себе, без элементарной частицы – носителя заряда.

Важными свойствами заряда являются его делимость и независимость от скорости.

Экспериментально установлена делимость электрического заряда и существование его наименьшей порции. Эту наименьшую величину электрического заряда называют элементарным зарядом `e=1,6*10^(-19)`Кл. Несмотря на значительные экспериментальные усилия, к настоящему времени не обнаружены в свободном состоянии носители с зарядом `|q|

Носителями электрического заряда являются элементарные частицы, например, электроны (заряд каждого `q_e=-e=-1,6*10^(-19)`Кл), протоны (заряд каждого `q_p=e=1,6*10^(-19)`Кл). Экспериментально установлено, что отрицательный заряд электрона равен (с высокой точностью) по абсолютному значению положительному заряду протона. Величина заряда любого тела кратна элементарному заряду.

Металлическому шару путём удаления части электронов сообщается заряд `Q=2,0*10^(-6)` Кл. Сколько электронов удалено с шара? На сколько изменится масса шара? Элементарный заряд `e=1,6*10^(-19)`Кл, масса электрона `m_e=0,9*10^(-30)`кг.

Количество удалённых электронов найдём из равенства

Масса электронов, удалённых с шара,

даёт ответ на второй вопрос задачи. Отметим, что убыль массы шара очень мала.

Независимость элементарного заряда от скорости носителя доказывается фактом электронейтральности атомов, в которых вследствие различия масс электрона и протона лёгкие электроны, видимо, движутся значительно быстрее массивных протонов. Если бы заряд зависел от скорости, нейтральность атомов не могла бы соблюдаться. Так что независимость заряда от скорости принимается в качестве одного из экспериментальных фактов, на которых строится теория электричества.

Лишь в XIX веке стало ясно: причина существования электрического заряда кроется в самих атомах. Позднее (в другом Задании) мы обсудим строение атома и развитие представлений о нём более подробно; здесь же кратко остановимся на основных идеях, которые помогут нам лучше понять природу электричества.

Электрический ток. Закон Ома для участка цепи

Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста. Удачи!

Система оценки: 5 балльная

Список вопросов теста

Вопрос 1

Выберете основные действия электрического тока

Варианты ответов

Тепловое
Физическое
Химическое
Магнитное
Световое

Вопрос 2

Выберете то, без чего не может существовать электрический ток?

Варианты ответов

Проводник
Свободные заряды
Электрическое поле
Магнитное поле

Вопрос 3

Скорость движения электронов в металлическом проводнике.

Варианты ответов

Обратно пропорциональна площади поперечного сечения проводника
Прямо пропорциональна заряду электрона
Прямо пропорциональна силе тока в проводнике
Прямо пропорциональна концентрации вещества, из которого сделан проводник

Вопрос 4

Скорость распространения электрического поля в металлическом проводнике равна.

Варианты ответов

Скорости движения электронов
Отношению заряда электрона к его массе умноженному на силу тока в проводнике
Скорости звука
Скорости света

Вопрос 5

Вольт-амперная характеристика проводника это.

Варианты ответов

Его сопротивление
Зависимость силы тока от напряжения в данном проводнике
Отношение силы тока к напряжению в данном проводнике

Вопрос 6

Варианты ответов

Прямо пропорционально напряжению на его концах
Прямо пропорционально его длине
Обратно пропорционально площади его поперечного сечения
Обратно пропорционально силе тока
Зависит от вещества, из которого изготовлен проводник

Вопрос 7

Удельное сопротивление проводника измеряется в.

Варианты ответов

Вопрос 8

Вычислите сопротивление (в Ом) медного провода длиной 70 м, если площадь его поперечного сечения равна 2 мм 2 . Ответ округлите до десятых.

Вопрос 9

Напряжение на резисторе с сопротивлением 15 Ом равно 30 В. Какова сила тока в резисторе (в А)?

Вопрос 10

Проводник длиной 100 м изготовлен из неизвестного металла. Площадь его поперечного сечения равна 3 мм 2 . Когда в нём измерили силу тока она оказалось равной 10 А, а измерив напряжение на концах этого проводника, получили 1 кВ. Найдите удельное сопротивление материала (в мОм*м), из которого изготовлен проводник.

Правила электробезопасности на улице и в быту

Доступный электрический ток — не только важный фактор, обеспечивающий функционирование множества современных систем, но и огромный фактор риска. Источники тока на предприятиях и в домах имеют достаточную мощность, чтобы вызвать смерть от удара током.

Даже замена лампочки без отключения электросети может быть опасной, поскольку контакт с находящимся под напряжением проводником может привести к смертельному исходу.

Множество случаев связанных с поражением электрическим током можно было бы избежать, соблюдая правила электрической безопасности.

Мы заботимся о должной охране труда на предприятиях, и, следуя советам по электробезопасности а также проводя электрофизические измерения можно избежать неприятных последствий.

Правила электробезопасности

Что нужно знать об электричестве?

Все электрические системы могут причинить вред. Электричество может быть статическим или динамическим. Динамическое электричество — это равномерное движение электронов через проводник (это называется электрическим током).

Проводники — это материалы, которые обеспечивают движение электричества через него. Большинство металлов являются проводниками. Тело человека также является проводником.

Статическое электричество — это накопление заряда на поверхностях в результате контакта и трения с другой поверхностью. Этот контакт / трение вызывает накопление электронов на одной поверхности и дефицит электронов на другой поверхности.

Электрический ток не может существовать без непрерывного пути к проводнику и от него. Электричество формирует «путь» или «петлю». Когда вы подключаете устройство (например, электроинструмент), электричество проходит по простейшему пути от розетки к инструменту и обратно к источнику питания. Это действие также известно как электрическая цепь.

Какие травмы возникают в результате поражения электрическим током?

Люди получают травмы, когда становятся частью электрической цепи. Люди проводят электричество лучше чем другие материалы, что означает, что если нет другого легкого пути, электричество будет пытаться течь через наши тела.

Существует несколько основных типов травм: поражение электрическим током (со смертельным исходом), поражение электрическим током без смертельного исхода и ожоги. Эти травмы могут быть получены различными способами:

При прямом контакте с незащищенными проводниками или деталями цепи. Когда электрический ток проходит через тело, он может мешать нормальным электрическим сигналам между мозгом и мышцами (например, сердце может перестать биться правильно, дыхание может остановиться или мышцы могут спазмовать).
Когда дуги электричества от открытого проводника или части цепи (например, воздушных линий электропередачи) через газ (такой как воздух) протекают к человеку, который заземлен (что обеспечит альтернативный путь к заземлению для электрического тока).
Тепло, генерируемое электрической дугой, и пламя — от материалов, которые воспламеняются от нагревания или воспламенения от электрических токов или вспышки электрической дуги влечет термические ожоги. Контактные ожоги от удара могут привести к ожогу внутренних тканей, оставляя только очень маленькие повреждения на внешней стороне кожи.
Вспышкой электрической дуги может привести к термическим ожогам. Ультрафиолетовый и инфракрасный свет, излучаемый дуговой вспышкой, также может привести к повреждению глаз.
Вспышка дуги может создать воздушную волну. Эта волна может привести к физическим травмам, разрушению легких или созданию шума, который может повредить слух.
Сокращение мышц или испуг могут привести к тому, что человек упадет с лестницы, лесов или подъемника. Падение может привести к серьезным травмам.

Правила поведения при нахождении рядом с линиями электропередачи

Не работайте рядом с линиями электропередач. При работе, вождении, парковке или хранении материалов на расстоянии менее 15 м от воздушных линий электропередачи соблюдайте осторожность.

Соблюдайте несколько простых правил чтобы избежать поражения током на улице и в быту:

Доверьте все работы квалифицированным электрикам.
Если ваше транспортное средство соприкасается с линией электропередачи:
1. НЕ выходите из своего автомобиля. Если он работает попытайтесь отъехать.
2. Позвоните по телефону в МЧС и электросети.
3. Подождите, пока прибудут спасатели, которые помогут безопасно выйти из автомобиля.
4. Никогда не пытайтесь спасти другого человека, если вы не обучены этому.
5. Если вы должны покинуть автомобиль (например, ваш автомобиль загорелся), выйдите, прыгнув на максимально возможное расстояние от него — не менее 45–60 см. Никогда не касайтесь автомобиля или оборудования, оказавшегося под напряжением и земли одновременно. Держите ноги, ноги и руки близко к телу.
6. Держите ноги вместе (сомкнутыми) и двигайтесь, не отрывая ступню от ступни. Никогда не позволяйте ногам разойтись, иначе возможен удар током.
7. Перед тем как сделать обычный шаг, удалитесь на расстояние не менее 10 метров от вашего автомобиля.
Соблюдение правил электробезопасности жизненно важно. Электричество — удивительная сила, достойная нашего уважения и внимания. Соблюдая осторожность вы можете снизить риск несчастных случаев и обеспечить безопасность себя и своей семьи.

Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление

Мы живём в век научно-технического прогресса, в век, когда уровень жизни каждого отдельного человека напрямую зависит от достижений науки и техники. В очень далёкие времена, когда горели лучины и топились печи по «чёрному», люди не представляли себе, в каком светлом и тёплом будущем будут жить их потомки. Сейчас не можем представить наш мир без электричества. А если попробовать?
Вдруг что-то произойдет, и электричество просто исчезнет. Жизнь просто остановится!
Электрические законы, открытые чуть позже тех далёких времён, являются и сейчас самыми важными, и мы живём среди них.
Неподвижные электрические заряды редко используются на практике.

Для того чтобы заставить электрические заряды служить нам, их нужно привести в движение – создать электрический ток. Электрическим током называется упорядоченное движение, направленное движение заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.
Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.

Во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается.
Во- вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т.д.).
В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела.
Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока. Таким образом, сила тока равна отношению заряда (дельта кю) Δq , переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (дельта т) Δt , к этому интервалу времени.

Решим задачу. Сила тока в спирали лампы накаливания составляет 0,5 А (ампера). Какой заряд протекает за 1 мин. через лампу? Воспользовавшись формулой, найдем заряд: он составит 30 Кулонов.
Сила тока, подобно заряду,- величина скалярная. Она может быть, как положительной, так и отрицательной. Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.
Ввел в физику понятие «электрический ток Андре Ампер (1775-1836). Французский физик и математик. Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма, он ввел в физику понятие «электрический ток».
В международной системе единиц силу тока выражают в амперах. Эту единицу устанавливают на основе магнитного взаимодействия токов. Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.
Электрический ток может быть получен только в таком веществе, в котором имеются свободные заряженные частицы. Чтобы эти частицы пришли в упорядоченное движение, нужно создать в проводнике электрическое поле. Значит, для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах с помощью источника тока.
Для измерения напряжения существует специальный измерительный прибор — вольтметр.
Условное обозначение вольтметра на электрической схеме.
При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила.
1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение.
2. Соблюдать полярность: «+» вольтметра подключается к «+» источника тока,
а «минус» вольтметра — к «минусу» источника тока.
Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.
Меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока назовают сопротивлением. Это основная характеристика проводника. Сопротивление зависит от материала проводника длиной (эль) с постоянной площадью поперечного сечения (эс) S , где (ро) p — удельное сопротивление проводника – величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).То есть сопротивление проводника прямо пропорционально отношению длины проводника к площади поперечного сечения. Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нем 1 А. Единицей удельного сопротивления является 1 Ом на м.
Для каждого проводника — твердого, жидкого и газообразного – существует определенная зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника. Эту зависимость выражает вольт-амперная характеристика проводника. Впервые (для металлов) ее установил немецкий ученый Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома.
Установим опытным путём зависимости между физическими величинами. Во-первых, определим зависимость между силой тока и напряжением. Соберем цепь, как показано на рисунке. То есть, соединим последовательно источник тока, ключ и резистор или другой потребитель тока. Последовательно к потребителю подключим амперметр, параллельно — вольтметр. Снимем показания амперметра при напряжениях в 5 вольт, 10 вольт и 20 вольт.
Теперь, не меняя напряжение, посмотрим, как меняется сила тока при изменении сопротивления.
Если построить график зависимости силы тока от напряжения, то легко заметить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Продолжая анализировать результат эксперимента, приходим к выводу, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению (у) U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (эр) R.
Закон Ома – основа всей электротехники постоянных токов. Ее легче запомнить, пользуясь магическим треугольником.
Закон Ома: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Следствия из закона Ома:
1) напряжение на концах участка цепи равно произведению силе тока и сопротивлению проводника;
2) сопротивление проводника находят отношением напряжения на концах проводника к силе тока.
Решим задачу.
Сопротивление вольтметра равно 12000 Ом. Какова сила тока, протекающая через вольтметр, если он показывает напряжение, равное 120В?
По формуле найдем силу тока в проводнике.
Подставив данные, получим ответ сила тока =0,01A
На рисунке изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?
Зависимость между силой тока и сопротивлением в проводнике при постоянном напряжении — обратная. Возьмем на этих двух прямых точки с одинаковой координатой по оси U. У проводника А сила тока будет больше. Следовательно, проводник В обладает большим сопротивлением.
Проверим это, подставив числовые значения.
Возьмем на этих прямых точки с напряжением равным 6 В.
По графику определим для этих точек силу тока.
Для проводника А сила тока равна 3А.
Для проводника В сила тока равна 1А.
Рассчитаем сначала сопротивление для проводника А, потом для проводника В.
Ответ: RB>RA.
Человечество впервые увидело электрическое освещение всего 138 лет тому назад. 23 марта 1876 года Павел Николаевич Яблочков (1847 – 1894) получил свой первый патент на изобретение электрической лампы, в ней под действием электрического тока вольфрамовая нить раскаляется до яркого свечения и освещает комнату. Этот день стал исторической датой. Лампу П.Н. Яблочкова в Европе современники называли «русским светом», а в России – «русским солнцем». Время шло, лампы видоизменялись, совершенствовались. В наше время появились энергосберегающие лампочки, которые состоят из колбы, наполненной парами ртути и аргоном. При нагревании ртуть начинает создавать ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет. Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше распространяется по помещению. При использовании энергосберегающих ламп нужно помнить, что отработав, они требуют специальной утилизации, так как содержат пары ртути и выбрасывать их категорически запрещено.
Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока, был голландский физик П. Мушенбрук, живший в 18 веке. Получив удар током, он заявил, что «не согласился бы подвергнуться ещё раз такому испытанию даже за королевский трон Франции.
Следует помнить, что электрический ток вызывает изменения в нервной системе, выражающиеся в ее раздражении
или параличе, возникают судорожные спазмы мышц. Ток «держит» человека. Происходит судорожный спазм диафрагмы; действие тока на мозг может вызвать потерю сознания; электрический ток оказывает тепловое действие, выражающееся в ожогах 3-ей степени…
Электрошок — электрическое раздражение мозга, с помощью которого лечат некоторые психические заболевания.

Дефибрилляторы — электрические медицинские приборы, используемые при восстановлении
нарушений ритма сердечной деятельности посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами
Гальванизация — пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение.

Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
- Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
- Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
- Повысим успеваемость по школьным предметам
- Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ
Похожие публикации:

Без чего не может существовать электрический ток