Электрическая сила это в физике 8 класс кратко
Обновлено: 19.05.2024
Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.
При прохождении электрического тока по цепи мы можем наблюдать различные его действия: тепловое, химическое, магнитное, световое.
Возьмем, к примеру, тепловое действие. Вы можете уверенно сказать, что оно точно может проявляться в разной степени. Это подтверждали наши опыты. Натянутая медная проволока просто нагревалась, а вот вольфрамовая спираль в электрической лампе уж точно нагревалась сильнее. Ведь она накалилась настолько, что начинала излучать свет. Значит, мы могли накалить до похожего состояния и медную проволоку. Что же для этого нужно сделать? Как контролировать силу действия тока? Что эта сила вообще из себя представляет?
В данном уроке вы узнаете ответы на все эти вопросы. Мы рассмотрим, как заряд перемещается по проводнику при прохождении тока. С помощью этих знаний мы подойдем к определению новой силы и ее свойств — силы тока.
Перемещение заряда по проводнику
Как вы уже знаете, электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. Мы говорим, что частицы “заряженные” — это означает, что они имеют какой-то определенный заряд $q$.
Соответственно, при движение таких частиц происходит перенос некоторого заряда. Каждый свободный электрон в металле переносит заряд. Каждый ион в растворе кислот, солей или щелочей тоже переносит заряд.
Логично, что чем больше частиц переместится от одного участка цепи к другому, тем больший общий заряд будет ими перенесен.
От чего же зависит интенсивность действий электрического тока? Опытным путем было доказано, что интенсивность (степень действия) электрического тока зависит как раз от величины этого переносимого заряда.
Сила тока
Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в $1 \space с$, будет определять такую величину, как сила тока в цепи (рисунок 1).
Сила тока — это физическая величина, равная отношению электрического заряда $q$, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения $t$:
$I = \frac$,
где $I$ — сила тока.
Сила взаимодействия проводников с током как основа для определения единицы силы тока
Для того, чтобы определить единицу измерения силы тока, были проведены опыты, которые мы сейчас и рассмотрим. Опыты эти заключались в явлении взаимодействия двух проводников с током.
Возьмем два гибких прямых проводника. Расположим их параллельно друг другу. Подсоединим их к источнику тока (рисунок 2).
После замыкания цепи по ней пойдет электрический ток. Ток будет идти и по нашим подопытным проводникам.
Что мы увидим? Они начнут взаимодействовать друг с другом. А именно, они будут притягиваться друг к другу (рисунок 2, а) или отталкиваться друг от друга (рисунок 2, б). Это будет зависеть от направления тока в них.
Тут же встает вопрос о том, как же измерить эту силу, с которой взаимодействуют проводники? Опыты показали следующее.
Сила взаимодействия между проводниками с током зависит от:
длины проводников;
расстояния между ними;
среды, в которой находятся проводники;
силы тока в проводниках.
Для нас сейчас имеет значение самый последний пункт. Возьмем проводники, для которых все остальные условия будут одинаковы, кроме силы токов. Окажется, что, чем больше сила тока в каждом проводнике, тем с большей силой они взаимодействуют между собой.
Единица измерения силы тока
А теперь представьте себе очень тонкие и очень длинные проводники. Расположены они параллельно друг другу. Расстояние между ними — $1 \space м$. Сила тока в них одинакова. И все это в вакууме! Вот здесь и появляется единица измерения силы тока (рисунок 3).
За единицу силы тока принимаю такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной $1 \space м$ взаимодействуют с силой $2 \cdot 10^ \space Н$ ($0.0000002 \space Н$).
Имя этой единицы — ампер ($А$). Она названа в честь французского физика Андре Ампера (рисунок 4).
Рисунок 4. Ампер Андре Мари (1775 — 1836) — французский физик, математик и естествоиспытатель. Ввел в физику понятие электрического тока, за что в научном кругу его прозвали “Ньютоном электричества”
Дольные и кратные единицы силы тока
На практике вы часто можете увидеть следующие единицы: миллиампер ($мА$), микроампер ($мкА$), килоампер ($кА$).
$1 \space мА = 0.001 \space А = 1 \cdot 10^ \space А$;
$1 \space мкА = 0.000001 \space А = 1 \cdot 10^ \space А$;
$1 \space кА = 1000 \space А = 1 \cdot 10^3 \space А$.
Сила тока некоторых электроприборов
Для лучшего понимания, сколько же составляет один ампер на практике, в таблице 1 приведены средние значения силы тока для некоторых электроприборов.
| Устройство | Значение силы тока $I$, А |
| Лампочка карманного фонаря | 0,1 |
| Обычная лампа накаливания | 0,3 — 0,5 |
| Холодильник | 0,8 — 1 |
| Телевизор | 1,2 — 2 |
| Электрический утюг | 3 |
| Пылесос | 4 — 9 |
| Стиральная машина | 6 — 10 |
| Двигатель троллейбуса | 160 — 220 |
| Молния | более 400 000 |
Связь единицы измерения заряда и единицы измерения силы тока
Хоть мы уже и говорили о заряде и единице его измерения (кулон) ранее, в физике принято определять его через ампер.
Выразим из определения силы тока ($I = \frac$) сам заряд и получим следующую формулу.
Если $I = 1 \space А$, а $t = 1 \space с$, то мы получим единицу электрического заряда — $1 \space Кл$.
$1 \space кулон = 1 \space ампер \cdot 1 \space с$, или
$1 \space Кл = 1 \space А \cdot 1 \space с = 1 \space А \cdot с$.
За единицу электрического заряда принимают электрический заряд, проходящий сквозь поперечное сечение проводника при силе тока $1 \space А$ за время $1 \space с$.
Электрический заряд и его зависимость от силы тока и времени
Мы получили формулу, позволяющую по-новому взглянуть на определение электрического заряда: $q = It$.
Делаем вывод:
электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника зависит от силы тока и времени его прохождения.
Эти знания пригодятся в решении задач. Обратите внимание, что электрический заряд иногда называют количеством электричества.
Например, давайте найдем количество электричества, которое проходит сквозь поперечное сечение спирали лампы за $1 \space мин$. Сила тока лампы равна $400 \space мА$.
Дано:
$I = 400 \space мА$
$t = 1 \space мин$
СИ:
$I = 0.4 \space А$
$t = 60 \space с$
Показать решение и ответ
Решение:
Используем формулу для электрического заряда, полученную из определения силы тока:
$q = It$.
Рассчитаем этот заряд:
$q = 0.4 \space А \cdot 60 \space с = 24 \space Кл$.
Ответ: $q = 24 \space Кл$.
Упражнения
Упражнение №1
Выразите в амперах силу тока, равную $2000 \space мА$; $100 \space мА$; $55 \space мА$; $3 \space кА$.
Дано:
$I_1 = 2000 \space мА$
$I_2 = 100 \space мА$
$I_3 = 55 \space мА$
$I_4 = 3 \space кА$
Показать решение и ответ
Решение:
$I_1 = 2000 \space мА = 2000 \cdot 10^ \space А = 2 \space А$.
$I_2 = 100 \space мА = 100 \cdot 10^ \space А = 0.1 \space А$.
$I_3 = 55 \space мА = 55 \cdot 10^ \space А = 0.055 \space А$.
$I_4 = 3 \space кА = 3 \cdot 10^3 \space А = 3000 \space А$.
Ответ: $I_1 = 2 \space А$, $I_2 = 0.1 \space А$, $I_3 = 0.55 \space А$, $I_4 = 3000 \space А$.
Упражнение №2
Сила тока в цепи электрической плитки равна $1.4 \space А$. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение ее спирали за $10 \space мин$?
Дано:
$t = 10 \space мин$
$I = 1.4 \space А$
СИ:
$t = 600 \space с$
Показать решение и ответ
Решение:
Используем формулу: $q = It$.
$q = 1.4 \space А \cdot 600 \space с = 840 \space Кл$.
Ответ: $q = 840 \space Кл$.
Упражнение №3
Сила тока в цепи электрической лампы равна $0.3 \space А$. Сколько электронов проходит через поперечное сечение спирали за $5 \space мин$?
Маленькое напоминание:
заряд одного электрона по модулю равен $|q_e| = 1.6 \cdot 10^ \space Кл$.
Дано:
$t = 5 \space мин$
$I = 0.3 \space А$
$|q_e| = 1.6 \cdot 10^ \space Кл$
СИ:
$t = 300 \space с$
Показать решение и ответ
Решение:
Для начала определим суммарный заряд, который проходит через поперечное сечение спирали лампы за указанное время:
$q = It$,
$q = 0.3 \space А \cdot 300 \space с = 90 \space Кл$.
А теперь найдем количество электронов, которые в сумме несут этот заряд:
$n_e = \frac<|q_e|>$,
$n_e = \frac \space Кл> \approx 56 \cdot 10^$.
Вот такое огромное количество электронов проходит через поперечное сечение спирали всего за 5 минут.
Физика 8 класс. Конспект. Сила тока
Физика 8 класс. Электрический ток. Сила тока. Единицы силы тока. Измерение силы тока
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического поля.
Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяются проводники.
Один полюс источника тока заряжается положительно, а другой – отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определенном направлении, возникнет электрический ток.
В источниках тока в процессе работы происходит превращение механической, внутренней или какой-либо другой энергии в электрическую.
Примеры источников тока:
гальванический элемент, аккумулятор
Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 секунду, определяет силу тока в цепи.
Сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t:
где I – сила тока.
За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м взаимодействуют с силой 2 · 10 -7 Н. Эту единицу силы тока называют ампером (А) .
Применяют также единицы миллиампер (мА), микроампер (мкА) и килоампер (кА).
1 мА = 0,001 А 1мкА = 0,000001 А 1 кА = 1 000 А
Силу тока в цепи измеряют прибором, называемым амперметром.
При измерении силы тока амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.
Характеристикой тока в цепи служит величина, называемая силой тока ( I ). Сила тока – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда q, прошедшeгo через пoперeчное сечение проводника за промежуток времени t, к этому промежутку времени: I = q/t . Единица измерения силы тока – 1 ампер (1 А).
Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, в частности на взаимодействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них противоположное.
За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2*10 -7 Н. Эта единица и называется ампером (1 А).
Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1А * 1с.
Амперметр
Прибор, с помощью которого измеряют силу тока в цепи, называется амперметром. Его работа основана на магнитном действии тока. Основные части амперметра магнит и катушка. При прохождении по катушке электрического тока она в результате взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем сильнее она взаимодействует с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить, и потому он имеет малое внутреннее сопротивление, которое практически не влияет на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.
Напряжение
Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Характеристикой источника тока служит величина, называемая напряжением. Чем оно больше, тем сильнее созданное им поле. Напряжение характеризует работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда.
Напряжение ( U ) — это физическая величина, равную отношению работы (А) электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду (q): U = A/q .
Возможно другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения умножить на время движения заряда (t), то получим: U = At/qt. В числителе этой дроби стоит мощность тока (Р), а в знаменателе — сила тока (I). Получается формула: U = Р/I , т.е. напряжение — это физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.
Единица напряжения: [U] = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).
Вольтметр
Напряжение измеряют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и такой же принцип действия, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят. Внутреннее сопротивление вольтметра достаточно большое, соответственно проходящий через него ток мал по сравнению с током в цепи.
Формулы и определения.
1. Все проводники, используемые в электрических цепях, имеют условные обозначения для изображения на схемах и могут образовывать последовательные, параллельные и смешанные соединения.
2. Мощность тока – физическая величинa, хаpактеpизующая скорость превращения электрической энергии в другие её виды. Единица для измерения – 1 ватт (1 Вт). Измерительный прибор – ваттметр.
3. Сила тока – физическaя вeличина, характеpизующaя скоpость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда, пpoшедшего через попеpeчное сечение проводника, ко времени перемещения. Единица – 1 ампер (1 А). Измерительный прибор – амперметр (подключают последовательно).
4. Электрическое напряжение – физическaя вeличина, характеризующая электрическое поле, создающее ток, и равная отношению мощности тока к его силе. Единица – 1 вольт (1 В). Измерительный прибор – вольтметр (подключают параллельно)
5. Работа тока – физичeская величинa, хаpактеpизующая количество электроэнергии, превратившейся в другие виды энергии. Единица – 1 джоуль (1 Дж). Измерительный прибор – электрический счётчик, использующий единицу 1 киловатт-час (1 кВт·ч).
Читайте также: