Презентация по физике 11 класс на тему "Электрический ток. сила тока"

• 1 слайд

  
  Электрический ток
  Сила тока.
  Физика 11 класс
  Под ред. В.А. Касьянова
  

• 2 слайд

  Движение зарядов в проводнике
  Проводник — железнодорожный служащий, сопровождающий пассажирский вагон в пути и обслуживающий пассажиров. 
  Проводник (электричество) — вещество, проводящее электрический ток, или элемент электрической цепи, изготовленный из такого вещества.
  Но это не тема нашего урока!
  

• 3 слайд

  Движение зарядов в проводнике
  Для существования электрического тока необходимы свободные заряды – носители заряда, например заряженные частицы: положительные и отрицательные ионы, электроны.
  Количество протонов равно количеству электронов – нейтральный атом.
  Количество протонов больше количества электронов – положительны ион
  Количество протонов меньше количества электронов – отрицательный ион
  Свободный электрон-это электрон, потерявший связь со своим атомом и поэтому может перемещаться по всему проводнику.
  

• 4 слайд

  Движение зарядов в проводнике
  Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
  

• 5 слайд

  Условия существования постоянного электрического тока
  Из просмторенного видеофрагмента можно выделить два условия возникновения и существования электрического тока:
  Наличиее свободных зарядов.
  Постоянное во времени электрическое поле (разность потенциалов)
  

• 6 слайд

  Электрический ток
  В проводнике помещенном в электрическое поле происходит наложение упорядоченного движения зарядов на хаотическое.
  Аналогия:
  Листовки сброшенные с самолета. Каждая из них летит хаотично, но все вместе они двигаются к земле.
  За направление тока принимают направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц. (от «+» к «-»)
  

• 7 слайд

  Сила тока
  Одно из действий тока: тепловое.
  

• 8 слайд

  Сила тока
  Чем больше зарядов (количество электричества) проходит через поперечное сечение проводника за 1 сек, тем ярче проявляется действие тока (нагрев, магнит т.д.). Тем больше сила тока.
  Сила тока в данный момент времени – скалярная физическая величина, равная пределу отношения электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени его прохождения:
  𝐼= lim ∆𝑡→0 ∆𝑞 ∆𝑡
  𝐼= 𝑞 𝑡
  Строгое определение
  Используем при решении задач
  

• 9 слайд

  Сила тока
  Из строгого определения силы тока следует, что сила тока это производная от заряда
  𝐼= lim ∆𝑡→0 ∆𝑞 ∆𝑡
  𝐼= 𝑞 ′
  Единица силы тока – ампер (А):
  1 А= 1 Кл/с
  Андре Мари (22.1.1775, Лион, — 10.6.1836, Марсель), французский физик и математик, один из основоположников электродинамики
  Как-то раз он шел по парижской улице и производил сложные подсчеты в голове. Вдруг перед Ампером оказалась черная доска, точно такая, как в университетской аудитории! 
  Профессор достал из кармана кусок мела и стал писать формулы. Доска сдвинулась с места, Ампер пошел за ней, продолжая свои вычисления. Доска начала набирать скорость; профессор побежал за ней, спеша окончить расчет... Наконец, Ампера отвлек веселый смех прохожих, раздававшийся со всех сторон. Он остановился, а доска унеслась за угол! Оказалось, что ученый писал свои формулы... на задней стенке черной кареты
  

• 10 слайд

  Связь силы тока со скоростью упорядоченного движения
  Рассмотрим, как зависит сила тока от скорости упорядоченного движения свободных зарядов.
  Выделим участок проводника площадью сечения S и длиной Δl (рис. 1). Заряд каждой частицы q0
  Введем обозначения:
  v – скорость упорядоченного движения (скорость с которой все заряды двигаются от одного полюса к другому)
  S – площадь сечения проводника.
  ∆𝑙 – расстояние которое проходят заряды со скоростью v за время ∆𝑡
  n – концентрация зарядов (количество зарядов в 1 м3)
  Тогда получается, что заряд который пройдет через сечение 2 за время ∆𝑡:
  𝑞= 𝑞 0 𝑁= 𝑞 0 𝑛𝑉= 𝑞 0 𝑛𝑆∆𝑙= 𝑞 0 𝑛𝑆𝑣∆𝑡
  𝐼= 𝑞 ∆𝑡 = 𝑞 0 𝑛𝑆𝑣∆𝑡 ∆𝑡
  𝐼= 𝑞 0 𝑛𝑆𝑣
  

• 11 слайд

  Связь силы тока со скоростью упорядоченного движения
  Если скорость упорядоченного движения не меняется, то не меняется и сила тока
  𝐼= 𝑞 0 𝑛𝑆𝑣
  Постоянный электрический ток – ток, сила тока и направление которого не изменяется со временем.
  I
  t
  Зависимость силы тока от времени I(t) для постоянного тока
  𝐼= 𝑞 𝑡 →𝑞=𝐼𝑡
  Площадь под графиком зависимости силы тока от времени равна заряду, протекающему через сечение проводника
  

• 12 слайд

  Задачи
  Задача 1.
  Какой заряд пройдет через поперечное сечение проводника за 1 мин если сила тока в проводнике 2 А?
  Дано:
  t=60 c
  I=2 А
  q-?
  Сила тока
  𝑰= 𝒒 𝒕
  𝒒=𝟐∗𝟔𝟎=𝟏𝟐𝟎 Кл
  - заряд
  𝒒=𝑰∗𝒕
  Думаю что не сложно, но пусть будет…
  

• 13 слайд

  Задачи
  Задача 2.
  Дано:
  t=1 c
  I=1,6 А
  N-?
  Сила тока
  𝑰= 𝒒 𝒕
  𝑵= 𝒒 𝒆 = 𝑰∗𝒕 𝒆 = 𝟏,𝟔∗𝟏 𝟏,𝟔∗ 𝟏𝟎 −𝟏𝟗 = 𝟏𝟎 𝟏𝟗
  - заряд
  𝒒=𝑰∗𝒕
  Думаю, что это тоже не сложно, но пусть …..
  Для решения задачи нужно вспомнить правило дискретности заряда
  𝑞=𝑁𝑒
  e- заряд электрона = 1,6*10-19Кл,
  N-количество электронов
  

• 14 слайд

  Задачи
  Задача 3.
  Сила тока, протекающего по проводнику в течении года, равна 1 А, найдите массу электронов, проходящих за этот промежуток времени сквозь поперечное сечение проводника. Отношение заряда электрона к его массе e/me=1,76*1011 Кл/кг.
  Дано:
  Дано:
  t=1 год
  I=1 А
  m-?
  Тоже не сложно, но интереснее …..
  =31,536*10 6 c
  𝑚=𝑁∗ 𝑚 𝑒 − Масса всех электронов
  𝑵= 𝒒 𝒆 = 𝑰∗𝒕 𝒆
  N – количество всех электронов, прошедших за год по проводнику. Возьмем из предыдущей задачи.
  𝒎= 𝑰∗𝒕∗ 𝒎 𝒆 𝒆 = 𝟏∗𝟑𝟏,𝟓𝟑𝟔∗ 𝟏𝟎 𝟔 𝟏,𝟕𝟔∗ 𝟏𝟎 𝟏𝟏 ≈𝟏𝟖∗𝟏 𝟎 −𝟓 кг=𝟎,𝟏𝟖∗ 𝟏𝟎 −𝟑 кг=𝟏𝟖 г
  За весь год всего 18 г электронов…..
  

• 15 слайд

  Задачи
  Задача 4.
  В проводнике, площадь поперечного сечения которого 1 мм2, сила тока 1,6 А. Концентрация электронов в проводнике 1028 м-3 при температуре 20˚С. Найдите среднюю скорость направленного движения электронов и сравните ее с тепловой скоростью.
  Дано:
  Дано:
  S=1 мм2
  I=1,6 А
  Для скорости теплового движения вспомним, что такое температура?
  =1*10 -6 м2
  n=1028 м-3
  T= 20˚С
  =293 K
  vд-?
  v-?
  𝐼= 𝑞 0 𝑛𝑆𝑣
  𝑣= 𝐼 𝑛𝑆 𝑞 0
  𝑣= 1,6 10 28 ∗10 −6 ∗1,6∗ 10 −19 = 10 −3 м/с=1 мм/с
  𝐸= 3 2 𝑘𝑇
  𝐸= 𝑚 𝑣 2 2
  3 2 𝑘𝑇= 𝑚 𝑣 2 2
  𝑣= 3𝑘𝑇 𝑚 𝑒
  𝑣= 3∗1,38∗1 0 −23 ∗293 9,1∗1 0 −31 =11,5*104 м/с
  

• 16 слайд

  Задачи
  Задача 5.
  За 4 с сила тока в проводнике линейно возросла с 1 до 5 А. Постройте график зависимости силы тока от времени. Какой заряд прошел через поперечное сечение проводника за это время?
  Площадь синей трапеции и есть заряд прошедший через сечение проводника.
  5
  1
  4
  I,A
  t,c
  𝑞=𝑆= 1+5 2 ∗4=12Кл