Электрический ток. Луиджи Гальвани. Ампер Андре Мари

1.

Электрический ток
Луиджи Гальвани
Ампер Андре Мари
Зверев В.А. школа № 258
Санкт-Петербург 2011 г.

2. Электрический ток- направленное движение заряженных частиц

I
+
_
За направление тока принимают направление
движения положительно заряженных частиц

3.

Активное сопротивление
Обусловлено взаимодействием ē с узлами
кристаллической решетки

4.

Сила тока
q
I
I А
t
q It q 1А 1с 1Кл
А

5. Амперметр

включают
последовательно
с
тем
элементом цепи, в котором значение тока
измеряется.
_
+
_
_
A
+
V +
Соблюдай полярность включения приборов!
ЗАПОМНИ! Амперметр надо включать в электрическую цепь, так,
чтобы ток, значение которого необходимо измерить, был не больше
максимально допустимого.

6. Напряжение

A
U
q
1 Дж
U 1Кл 1В
Напряжение между точками A и B — отношение
работы электрического поля при переносе
электрического заряда из точки A в точку B к
величине пермещенного заряда.

7.

В
о
л
ь
т
м
е
т
р
подключают параллельно к тому участку
цепи, где необходимо измерить напряжение.
_
V +
_ +
_ +
_ +
_
_
_
V
+
+
+
A
V
Соблюдай полярность включения приборов!

8.

U1 10 В
U 3 8В
U2 ?
+
V1
V2
_
Сопротивления резисторов одинаковые
Вольтметры одинаковые
V3

9.

Сопротивление R
S
RS Ом м Ом м
м
2
6
Ом
мм
м 10 Ом м
2

10.

Из двух одинаковых медных брусков изготовили проволоку.
Диаметр поперечного сечения второй проволоки в два раза
больше диаметра первой. Какая из проволок имеет
большее сопротивление?
А) R1=16R2
Б) R1=4R2
В) R1=2R2
Г) R1=R2
Д) R2 = 2R1
Е) R2 = 4R1
Ж) R2 = 16R1
V1 V2 S1 1 S2 2
d
2
1
1
d
2
2
2
S2
S1
4
4
4
2
2
d1 1 (2d1 ) 2 1 4 2
1 4 2 4
16R2
R1
S2
S1
А) R1=16R2

11.

Реостат
R=40 Ом
Ом
0
10
20
30
40

12. Соединение проводников

R1
R1
R2
R3
R4
R2
R3
R4
R1
R2
R3
R4

13. Последовательное соединение

I1
R1
I2
U1
R2
I
U2
U
I I1 I 2
U U1 U 2
R R1 R2

14. Найти общее сопротивление участка цепи

R1=7,3 Ом
R2=2,7 Ом
R3=8,9 Ом
R1
R2
R3
R-?
R R1 R2 R3 18,9 Ом

15. n – одинаковых проводников

R1
R1
R1
R R1 R1 ... R1
R nR1
R1

16. Определить силу тока в цепи

R1=5 Ом
R1
R2
R2=8 Ом
U=26 В
I-?
V
I 26 2 А
5 8

17. Определить показания амперметра и сопротивление первой лампы

?
Л1
A
?
Rл2=50 Ом
V1
V2
110 В
100 В
U 2 100
2А
I
Rл 2
50
U1
110
55 Ом
Rл1
2
I

18.

V
V1
?
3В
V
V2
U 8В
5В
V1
6В
?
V2
2В
U1 4В

19.

V
6В
0,5А
А
?
V1
?
2В
V2
?
U 2 4В
Rл 8Ом
R1 4Ом
R R1 Rл 12Ом

20.

Сколько лампочек, рассчитанных на 4В, нужно взять,
чтобы сделать гирлянду (напряжение в сети 220В)?
U
N
55
Uл
Что произойдет если одна лампочка в гирлянде перегорит?

21. Параллельное соединение

I1
I
I2
R1
R2
U U1 U 2
I I1 I 2
1 1
1
R R1 R2

22. Вычислить общее сопротивление, если сопротивление каждого резистора 30 Ом

R
R
R
1 1 1 1 3
Rо R R R R
R
10 Ом
Rо
3

23. n – одинаковых проводников

R1
R1
R1
R1
1 1
1
1
...
R R 1 R1
R1
1
n
R R1
R1
R
n

24. Найти общее сопротивление участка цепи

R1=5 Ом
R2=10 Ом
R3=30 Ом
R-?
R1
R2
R3
R 3 Ом
1 1 1 1 1 1 1 10
R R 1 R2 R3 5 10 30 30

25. Найти общее сопротивление

R1=2 Ом
R1
R2=6 Ом
R3=2 Ом
R-?
R2
R3
R12 8Ом
1 1 1 1 1 5
8
R R 12 R3 2 8
R=1,6 Ом

26. Вычислить общее сопротивление, если сопротивление каждого резистора 10 Ом

R
R
R
R=30 Ом

27. Найти общее сопротивление

R1=6 Ом
R1
R2=12 Ом
R3=5 Ом
R3
R2
R-?
1 1 1 1 1 3 1
R12 R1 R2 6 12 12 4
R12 4 Ом
R R12 R3 9 Ом

28. Определить напряжение и силу тока на участке АВ. Найти общее сопротивление

20 Ом
А
I 2 ,5 А
R1
5 Ом
I 1 0 ,5 А
A1
В
2А
I2 2 А
A2
R2
U АВ U1 U 2 I 2 R2 10В
или
U1
I1
0,5 А
1 1 1 1 1 1
R1
R12 R1 R2 20 5 4
I I1 I1 2,5 А
U АВ 10В
R
4 Ом
I
2,5 А
R 4 Ом

29.

Чему равно напряжение источника тока, питающего цепь?
R1=3 Ом
U 2 0 ,8
I2
0,4 А
R2
2
?
R2=2 Ом
R3=8 Ом
R1=3 Ом
0,1 А
А
I 1 I 2 I 3 0 ,1 0 , 4 0 , 5 А
I2
U 1 I 1 R 1 0 , 5 3 1, 5 В
I1
U 3 U 2 0 ,8 В
U 1 1,5 В
U U 1 U 2 2 ,3 В
Ответ: U=2,3В

30. Амперметр

включают
последовательно
с
тем
элементом цепи, в котором значение тока
_ +
измеряется.
_
_
A
V
+
+
Соблюдай полярность включения приборов!
Миша Дементьев, Саша Антонович, Слава Шукшин, Лера
Осокина!
ЗАПОМНИ! Амперметр надо включать в электрическую цепь, так,
чтобы ток, значение которого необходимо измерить, был не больше
максимально допустимого.

31.

Чему равна сила тока
амперметра?
U 40 В
А
R5=3 Ом
U 40 В
R6=38 Ом
R4=5 Ом
А
R5=3 Ом
R2=2 Ом
А
R4=5 Ом
А
R5=3 Ом
R2=2 Ом
В
R6=38 Ом
R3=5 Ом
В
R1=15 Ом
А
А
R3=5 Ом
R1=15 Ом
С
С
С
R2=2 Ом
В
R3=5 Ом
R14=20 Ом
R6=38 Ом

32.

А
С
R2=2 Ом
R3=5 Ом
В
R14=20 Ом
1 1 1 5
R143 5 20 20
R143 4Ом
А
С
R5=3 Ом
R2=2 Ом
1 1 1 3
RАС 6 3 6
RАС 2 Ом
А
С
R 40 Ом
I 1А
R6=38 Ом
А
R5=3 Ом
А
А
R6=38 Ом
А
R6=38 Ом
А
R6=38 Ом
В R143=4 Ом
R5=3 Ом
R1432=6 Ом
С RАС=2 Ом

33. Определить мощность, потребляемую четвертой лампой

1A
R1=10 Ом
A
3A
2A
R3=2 Ом
R4=5 Ом
R2=5 Ом
P4=I2R=(3A)2·5 Ом=45 Вт

34. Определить мощность, потребляемую четвертой лампой

R1=1 Ом
3A
A
R2=2 Ом
2A
1A
R4=4 Ом
R3=2 Ом
Р4 I 4 R4 1А 4Ом 4 Вт
2
2

35.

Электродвижущая сила источника тока – Э.Д.С.
А ст
ε
q
А ст
ε
q
А ст 1 Дж
ε q 1Кл 1В

36.

Fст – сторонняя сила – любая, кроме кулоновской
Э.Д.С.
▬
+
Fст
▬
+
А ст
+
+
+
+
-
+
+
▬
-
▬
ε
q
Q I Rt
q q It
I
t
2
2
Аст εq εIt Q Q I Rt I rt
εIt IR It Ir It
ε
I
ε IR Ir U Ir U u
R r
+
-
▬
▬
2

37. Как изменится накал ламп, если параллельно первой лампе подсоединить лампу 3?

Л2
Л1
Л3
U1 U U 2
U2
U const
R01 2 R
R02 1,5R
U
I 01
2R
U
I 02
1,5R
U1 (U U 2 )
А
Обе ярче
Б
1 ярче, 2 тусклее
В
2 ярче, 1 тусклее
Г
Обе тусклее
U
U 2 I 01R
2
U
U 2 I 01R
1,5

38.

Определить силу тока в проводнике R1 и напряжение на концах R3,
если ЭДС аккумулятора 8 В, его внутреннее сопротивление 1,2 Ом.
R1
8 Ом
R2
R3
12 Ом
r
R1 R2
R12
8 12 4,8 Ом
R1 R2 8 12
4 Ом
I1
I
R1
R3
R2
U12
u
U3
U U 12 U 3
U 12 U 3 u
R R12 R3 4,8 4 8,8 Ом
8
I
0,8 А
R r 8,8 1,2
U 1 2 0 ,8 4 ,8 3 ,8 4 В
U12 3,84
I1
0,48 А
R1
8
U 3 IR 3 0 ,8 4 3 , 2 В

39.

От генератора с ЭДС 40 В и внутренним сопротивлением 0,04 Ом ток поступает
по медному кабелю сечением 170 мм2 к месту электросварки, удаленному от
генератора на 50 м. Найти напряжение на зажимах генератора и на сварочном
аппарате, если сила тока в цепи 200А. Какова мощность сварочной дуги?
1
R 2 0,017 100 0,01Ом
S
170
2 u Ir 200 0,04 8В
I
R
R
r
U u 40 8 32В
пр
А
U пр 2 В U А 30В
u 8В U u 32В
3
U пр IRпр 200 0,01 2 В
U А U U пр 32 2 30В
PА IU 200 30 6000Вт
P I 200 40 8000Вт
4
6000 0,75
8000

40.

Аккумулятор замкнут на некоторое сопротивление. Если в цепь включить два
амперметра, соединенных между собой параллельно, они показывают токи 2А и
3А. Если амперметры включить в цепь последовательно, они показывают 4 А.
Какой ток течет в цепи в отсутствии амперметров?
1
R
R1 R2
5 А R 1,5R R12
0
,
6
R
1
1
2
2А
R1 R2
А1
3А
I
5
А2
R r R12
R r 0,6 R1
2
4А
R
А1
А2
3
5 R r 2,5R1
4 R r 0,6 R1
I
R r R1 R2
4
R r 2,5R1
5 R r 3R1 4 R r 10R1
R r 7R1

41.

R1 R2
0,6R1
R12
1 R1 1,5R2
R1 R2
5А
2А
I
5
А1
R r R12
R r 0,6 R1
3А
R
А2
2
4А
А1
R
А2
R r
R r R1 R2
5 R r 2,5R1
4 R r 0,6 R1
4
R r 2,5R1
4
9,5R1
R r 7R1
R
I
5 R r 3R1 4 R r 10R1
I
5
3
I
7R1
I 9,5
4 7
I 38 5,43 А
7

42.

Лабораторная работа
Определение ЭДС и внутреннего
сопротивления источника тока

43.

Дано:
U1=
I1=
U2=
I2=
r-?
-?
_
_
А
+
+
_
V
+
U1 I1r U 2 I 2 r
U 2 U1
r
I1 I 2
U1 I1r
Ответ: r

44. 2. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

+
U1 I1r U 2 I 2 r
V
ВУ- 4
+
А
U 1=
I1=
U 2=
I2=
? r ?
+
U 2 U1
r
I1 I 2
U1 I1r
Ответ:
r

45. КПД цепи

46.

КПД цепи
J R
Рп
R
η=
= 2
=
Р 3 J (R + r) R + r
2
R
0 0,5r
r
2r
3r
4r
0 0,33 0,5 0,67 0,75 0,80
1

47.

R
0 0,5r r
2r
3r
4r
0 0,33 0,5 0,67 0,75 0,80 1
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
r
2r
3r
4r R

48.

Полезная мощность
2
R
Р=J R=
2
(R + r)
2
R
Р
r
0 0,2r 0,4r 0,8r
2
r
2r
3r
4r
0 0,14 0,204 0,247 0,25 0,222 0,188 0,16 0

49.

R
Р
r
0 0,2r 0,4r 0,8r
2
r
2r
3r
4r
0 0,14 0,204 0,247 0,25 0,222 0,188 0,16 0
Р
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
r
2r
3r
4r R

50.

Лампочки, сопротивление которых 3 и 12 Ом, поочередно
подключенные к некоторому источнику тока, потребляют
одинаковую мощность. Найти внутреннее сопротивление
источника тока и КПД цепи в каждом случае.
Дано:
R1=3 Ом
R2=12 Ом
Р1=Р2
r-?
1 -? 2 -?
Р I 2R
2 R1
( R1 r )
2 3 212
2
(3 r )
(12 r ) 2
12 r 6 2r
2
2 R2
( R2 r ) 2
1 2
3 r 12 r
r 6 Ом
2
Pп
2I R R
Рз I ( R r ) ( R r )
3
1
1
3 6 3
2 12 2
12 6
3

51.

R
Р
r
0 0,2r 0,4r 0,8r
2
r
2r
3r
4r
0 0,14 0,204 0,247 0,25 0,222 0,188 0,16 0
Р
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
3
6
12
R, Ом

52.

Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. Внутреннее
сопротивление источника r=2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в
пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока, выделяемая в
реостате, равна 4,5 Вт. Чему равна ЭДС источника?
Дано:
r=2 Ом
Рmax=4,5Вт
-?
P IU I ( Ir )
P
Pmax
I ( Ir ) 0, если
I1 0,
I2
r
Максимум функции достигается при I
2r 0
2
Pmax ( r )
2r
2r
4r
4rPmax 4 2 4,5
6В
2r
r
I
Ответ : 6В

53.

R3
R1
R
15В
15
x R 15
I1
R4
R2
x
R1 R2 x
x R 15
R
x 15 R
4км
I1 1 А
I 2 1,8 А
2 ?
1
С. 1532
(1 )

54.

R3
R1
R
R4
R2
10-x
x
R
R (10 x ) 25
x
R 10 x 3
x 1 5 R (1 )
R3 R4 10 x
R(10 x)
R0 x
R 10 x I 2
(2)
(1 ) ( 2 )
R (10 15 R ) 25
15 R
R 10 15 R 3

55.

R (10 15 R ) 25
15 R
R 10 15 R 3
R ( R 5 ) 25
15 R
2R 5
3
3(2 R 5)
90 R 6 R 225 15R 3R 15R 50 R 125
2
2
3R 40 R 100 0
2
R 40 20
6
40
1600
1200
R
6
R 10 3,33Ом
3
R 10 О м

56.

R3
R1
R
R4
R2
10-x
x
R
x 15 R
(1 )
R 10 3,33Ом
3
R 10 Ом
х 1 1 1, 6 7 О м 1 0 О м
15В
х 2 5 Ом
4км
R 2 2 ,5 О м
I1 1 А
2 2 км
I 2 1,8 А
2 ?

57.

Препарат задних конечностей лягушки подвешивался на цинковой стойке с
помощью медного крючка. Когда конечность лягушки касалась цинковой
стойки, мышцы сокращались. Гальвани предположил, что эти сокращения
вызваны возникновением в мышцах электрического тока. Это
предположение было ошибочным. Правильное объяснение этому факту в
1792-1794 гг. дал Алессандро Вольта, доказавший, что сокращение мышц
вызывается электрическим током, возникающим в месте соприкосновения
двух металлов (цинка стойки и меди крючка).

58.

Вольта изобрёл электрофор, электрометр, конденсатор, электроскоп. В
1776 г. Вольта обнаружил и исследовал метан. В 1800 году изобрел первый
источник электрического тока – «Вольтов столб». Избран членом
Парижской и других академий. Наполеон сделал его графом и сенатором
Итальянского королевства. Именем Вольта названа единица
электрического напряжения – Вольт.
Источник тока состоял из медных и цинковых
пластинок, между которыми были проложены
кружки ткани, пропитанной раствором щелочи.

59. Андре Ампер

Родился в Лионе, получил домашнее образование. После
смерти своего отца, гильотинированного в 1793, Ампер
был сперва репетитором в Политехнической школе в
Париже, затем занимал кафедру физики в Бурге, а с
1805 года — кафедру математики в парижской
Политехнической школе, где он проявил себя и на
литературном поприще, впервые выступив с сочинением:
«Соображения по математической теории игр». В 1814
он был избран членом Академии наук, а с 1824 занимал
должность профессора экспериментальной физики в
Колледж де Франс. Ампер умер 10 июня 1836 в Марселе.

60. Ампер Андре-Мари

1820

61. Эталон 1 Ампер

I1
I2 =I1 =1 Ампер
F1 F2
Δℓ=1 м
Эталон 1 Ампер
R=1 м
-7
F=2·10 Н
Если два бесконечно длинных, тонких проводника,
расположенных на расстоянии 1метр, каждым
метром своей длины взаимодействуют с силой
2·10-7 Ньютон, то ток в проводниках принимают за
1 Ампер.

62.

S┴
Сила тока
А
t
q0 N q0 nV q0 nS t
q
I=
=
=
=
t
t
t
t
I = q0 n S

63.

Для определения ЭДС и внутреннего сопротивления
источника к его зажимам подключают соединённые
последовательно
амперметр
и
вольтметр,
которые
показывают 12,5 мА и 12,5 В соответственно. Когда те же
приборы, соединённые параллельно, подключили к тому же
источнику, они показали 1,25 А и 12,5 В.
1) Каковы ЭДС и внутреннее сопротивление источника?
2)
Нарисовать графики зависимости полной мощности
источника и полезной мощности, выделяемой на внешнем
сопротивлении, от тока в цепи.
Ответ: 12,626 В;
0,1 Ом.

64. Лабораторная работа

Изучение мультиметра
DT890B+

65.

А
↑
Набор шунтов

66.

67.

Плавкие предохранители

68.

V
↑
Набор добавочных
сопротивлений

69.

Ω
↑
Набор добавочных
сопротивлений

70.

Показания
~ ток 42 В
V
― ток
V
+
ВУ- 4
+
V
-
-
― ток
4 Ом
+
ВУ- 4
-
A

71.

Показания
V
~ ток 42 В
V
― ток
+
ВУ- 4
+
V
-
-
― ток
4 Ом
+
ВУ- 4
-
A

72.

Показания
V
~ ток 42 В
― ток
V
+
ВУ- 4
+
V
-
-
― ток
4 Ом
+
ВУ- 4
-
A

73.

Показания
1. «Прозвон»
2. Rр=0 6 Ом
3. 100 Ом
4. 1,5 кОм,
5. 2,2 кОм, 10 кОм
6.100кОм, 200кОм
7. Rчеловека
8.

74.

75. Лабораторная работа № 10

Измерение сопротивления
мостовым методом

76. 1.Начертиь схему и собрать цепь

Rx
А
Магазин
сопротивлений
Rэт
С
ℓx
ℓ2
В
Д
Реохорд
ВУ- 4
4 Ом

77.

Если φА= φВ, то Iг=0
Ux = Uсв
IxRx = IсдRсв
Uэт = Uвд IxRэт = IсдRвд
Rx
С
А
ℓx В
ℓ2
Rэт
Д
Rx
RСВ
RЭТ RВД
Rx
x S x
RЭТ S 2 2
R x RЭТ
x
2

78. 2. Заполнить таблицу

Rэт, Ом ℓx, мм ℓ2, мм
R x,
Ом
2
4
6
8
10
3. Ответ: Rx=
Rxср, Ом ∆ Rx=ΙRx- Rxср Ι ∆ Rxср
Rx= (Rxср ± ∆ Rxср) Ом

79.

R
S

80.

I = q0 n S

81.

q
I
t

82.

U
I
R