Урок по физике «Электрический ток. Действие тока»
Цель:
- Сформировать у обучающихся понятия: «электрический ток», «сила тока».
- Экспериментально установить основные действия тока, выяснить, что скорость упорядоченного движения электронов в металлическом проводнике мала.
Задачи:
- Образовательные: углубление знаний учащихся по данной теме, формирование понятий «электрический ток», «сила тока», обучение решению качественных и количественных задач.
- Развивающие: развитие творческих и речевых навыков каждого ученика, развивать умение работать с книгой, делать выводы, наблюдать;
- Воспитательные: содействие трудовому
воспитанию учащихся, формирование умения
концентрировать внимание, вести диалог,
аргументировано отстаивать свою точку зрения.
Оборудование и материалы: источники тока, штатив, проволочный моток медной проволоки, магнит постоянный, мелкие металлические опилки.
ТСО: компьютер, презентация к уроку, видеоролик («Действия тока»), интерактивная доска.
План урока:
1. Организационный момент (2 мин.)
2. Изучение нового материала (25 мин.)
3. Закрепление, решение задач (15 мин.)
4. Подведение итогов, д/з. (3 мин.)
ХОД УРОКА
Здравствуйте, ребята!
Без электрического тока невозможно
представить современную жизнь. Задумайтесь на
секунду, что электрический ток отключили по
всему городу. Это значит, что ни в одной квартире,
ни в одном учреждении не будут гореть лампы
дневного света и лампы накаливания, работать
компьютеры, компьютерная техника, в столовых
поварам будет невозможно приготовить пищу,
остановятся трамваи, троллейбусы, будет
затруднено движение автобусов и машин.
В общем, работа города и его жителей будет парализована. Вот насколько современная цивилизация зависит от электрического тока.
А что понимают под «электрическим током», какими действиями он сопровождается – это сегодня и предстоит нам выяснить на уроке.
Изучение нового материала
1. Электрический ток
Слово «ток» означает движение и течение
чего-либо. Например, в реках и водопроводных
трубах течет вода, в трубопроводах – нефть или
газ, и в этих случаях говорят о токе или потоке
воды, нефти или газа.
Что может перемещаться – течь в проводах,
соединяющих потребителей электрической энергии
с электростанцией?
Электрическим зарядом могут обладать и более
крупные частицы вещества – ионы. Следовательно,
в проводниках могут перемещаться различные
свободные заряженные частицы.Упорядоченное(направленное) движение
заряженных частиц называют электрическим током.
(Слайд 2)
За направление тока принимают направление
движения положительно заряженных частиц. (Так
сложилось исторически).
Чтобы в проводнике получить электрический ток,
необходимо создать в нем электрическое поле.
Электрическое поле в проводниках создается и
может длительное время поддерживаться
источниками электрического тока.
2. Действия тока
Движения частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.
1) Тепловое действие тока – проводник, по которому течет ток, нагревается. (Исключение – сверхпроводники)
Опыт 1.
(штатив, проволочный моток,
источник тока. При прохождении по мотку
электрического тока, проволока нагревается).
Объясняется тем, что при наличии тока в проводнике усиливается беспорядочное (тепловое) движение молекул, а значит и увеличивается внутренняя энергия проводника.
Внутренняя энергия проводника увеличивается потому, что свободные электроны в металлах или ионы в электролитах, перемещаясь под действием электрического поля, сталкиваются с молекулами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию. (Слайд 3. Приборы, работа которых основана на тепловом действии тока).
2) Магнитное действие тока – ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела (проявляется у всех без исключения проводников).
Опыт 2. (штатив, проволочный моток,
источник тока. При прохождении по мотку
электрического тока, вокруг него образуется
магнитное поле.
Поднесем магнит – моток
притягивается (или отталкивается). При
выключении тока подобного не наблюдается. К
мотку, по которому течет ток, так же будут
притягиваться мелкие металлические опилки
(принцип работы электромагнита), при отключении
тока подобного не наблюдается). (Слайд 4. Приборы,
работа которых основана на магнитном действии
тока).
3) Химическое действие тока – электрический ток может изменять состав проводника, например выделять его химические составные части (медь из медного купороса).
Видеоролик.
3. Сила тока
Действия электрического тока, которые мы наблюдали могут проявляться в разной степени – сильнее или слабее. Опыты доказывают, что интенсивность (степень действия) электрического тока зависит от заряда, проходящего в цепи в 1 с.
Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с, определяет силу тока в цепи.
Сила тока равна отношению заряда ?q,
переносимого через поперечное сечение
проводника за интервал времени ?t, к этому
интервалу времени.
(стр.271)
Если сила тока со временем не изменяется, то ток называют постоянным.
I =∆q/∆t
I – сила тока, [А]
∆q – переносимый заряд, [Кл]
∆t – интервал времени, [с]
Переменный ток более опасен, чем постоянный. (Слайд5)
Силу тока измеряют амперметрами. Демонстрация амперметров, обозначение на схеме. (Слайд 6)
Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.
4. Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике
Так быстро или медленно двигаются электроны в проводнике при протекании по нему тока? Для этого решим задачу: через медный проводник сечением 1мкм2 течет ток 1 А. Определите скорость упорядоченного движения электронов в медном проводнике?
Закрепление изученного материала:
Контрольные вопросы:(Слайд 7)
- Что называют электрическим током?
- Что называют силой тока?
- Какое направление тока принимают за положительное?
- Назовите единицу измерения силы тока.
- Электроны, летящие к экрану телевизионной трубки, образуют электронный пучок. В какую сторону направлен ток в пучке?
- Что необходимо для возникновения и существования электрического тока?
(Слайд 8). Задача. Сколько электронов должно
пройти в единицу времени через поперечное
сечение проводника, чтобы включенный в цепь
миллиамперметр показал 1мА?
Подведем итог нашему уроку, выставляем оценки за
урок, взаимооценивание.
Домашнее задание:§104-105, №775(А.П. Лукашик),
заполнить таблицу, где используются тепловое,
химическое, магнитное действия тока.
| Тепловое действие тока | Магнитное действие тока | Химическое действие тока |
Направление электрического тока
Всем известно, что суть электрического тока заключается в упорядоченном движении заряженных частиц в каких-либо проводниках.
Чаще всего для этих целей используются различные металлы, где в качестве тока выступают отрицательно заряженные частицы – электроны. В кислотных, щелочных и солевых растворах электрический ток возникает в результате движения положительных и отрицательных ионов.
Откуда берется электрический ток
С самого начала, когда это явление было открыто, у ученых возникал вопрос: какие движущиеся заряженные частицы образуют направление тока? Чтобы до конца разобраться в данной проблеме, следует остановиться на источниках тока, поскольку именно они инициируют движение заряженных частиц в проводниках.
Движение заряженных частиц появляется в результате действия, производимого аккумуляторами, батареями, генераторами и другими устройствами, преобразующими различные виды энергии в электрическую. Закон сохранения энергии наглядно действует в процессе таких преобразований.
Сами частицы начинают двигаться, когда цепь становится замкнутой, а в проводнике возникает электрическое поле, оказывающее определенное воздействие на свободные электроны.
В связи с этим было установлено, что все источники тока обладают установленной электродвижущей силой или ЭДС.
Электроны не появляются из источников тока, они присутствуют в самих проводниках и, являясь свободными, начинают двигаться под действием созданного поля. В качестве наиболее яркого сравнительного примера выступает насос перекачивающий жидкость в трубах, замкнутых между собой. В зависимости от диаметра труб и количества разветвлений, жидкость может двигаться по ним с большей или меньшей скоростью. Эти свойства в полной мере характеризуют течение тока, которое изменяется в соответствии с сечением проводника.
На практике это выглядит следующим образом. Провод, сечением 1,5 мм2, рассчитан на максимальную силу тока в 16 А. К нему может быть подключена нагрузка не более 3-3,5 кВт. При подключении более мощного оборудования проводник не выдержит и выйдет из строя.
Разобравшись с источниками тока, необходимо определить его направление, которое приняли ученые после проведенных исследований в этой области.
Условно было принято направление движения положительных зарядов, поскольку ток от положительного полюса движется к отрицательному полюсу источника тока.
Движение частиц и направление тока
Прежде всего, следует отметить, что не все движущиеся заряженные частицы вызывают образование тока. Например, под действием тепла заряды будут двигаться, но это движение – хаотическое и ненаправленное. Если же к тепловому движению добавляется действие электрическое поле, то под его влиянием хаотические перемещения частиц примут определенную направленность.
Заряженные частицы, образующие ток, движутся в направлении, в зависимости от знака их заряда. То есть, движение положительно заряженных частиц происходит от «+» к «-», а отрицательно заряженных, наоборот, от «-» к «+». Встречное движение характерно для газовой и электролитической среды, поэтому часто возникает вопрос, каким будет настоящее направление тока?
По общему соглашению было принято решение считать направление движения частиц с положительными зарядами, за направление электрического тока.
В этом случае возникает некоторое противоречие, затрагивающее металлические проводники, в которых перенос зарядов осуществляется свободными электронами. Хорошо известно, что они двигаются от минуса к плюсу. Тем не менее, приходится считать направление тока в этом случае, противоположным движению свободных электронов. Однако, несмотря на некоторые неудобства, данное правило четко определяет, в каком направлении движется электрический ток.
В каком направлении следует направлять электрический ток при решении задач?
спросил
Изменено 6 лет, 9 месяцев назад
Просмотрено 571 раз
$\begingroup$
Рассмотрим простую схему с батареей $\theta\ \text V$s и двумя резисторами $R_1 \\Omega$s и $R_2\ \Omega$s, соединенными последовательно.
В описанной вами схеме для того, чтобы найти потребляемую мощность резисторов, нужно сначала рассчитать падение напряжения на обоих резисторах, а в такой простой схеме $V_1 = \frac{\theta \times R_1}{ R_1 + R_2}$ и $V_2 = \frac{\theta \times R_2}{R_1 + R_2}$. Это очень простое деление напряжения, но если оно не очевидно на первый взгляд, вы можете сначала рассчитать ток через резисторы и батарею, $I = \frac{\theta}{R_1+R_2}$, а затем умножить это на значения сопротивления каждого резистора, чтобы получить падение напряжения на клеммах исследуемого резистора. 92}{R}$) включает квадрат либо напряжения, либо тока (или третью, более фундаментальную и общеприменимую формулу, $P = V \times I$ включает умножение обоих членов), мощность одинакова в обоих случаях.
В общем, эта путаница возникает только из-за ошибки в ваших расчетах, и все схемы подчиняются законам Кирхгофа (закону тока Кирхгофа и закону напряжения Кирхгофа), и результаты всегда согласуются, независимо от того, в каком направлении вы выполняете свои расчеты.
$\endgroup$
$\begingroup$
При анализе цепи опорное направление текущей переменной произвольное ; нет неправильного направления. То же самое относится и к эталонной полярности переменной напряжения.
Если для одного и того же тока я выберу опорное направление вправо, а вы выберете опорное направление слева, наши ответы будут отличаться знаком, но оба ответа дают правильное направление фактического электрического тока .
Однако при выборе опорного направления и опорной полярности целесообразно использовать условное обозначение пассивного знака, когда ток через резистор входит в клемму с положительной маркировкой:
Теперь рассмотрим схему, подобную описанной вами:
Поскольку это последовательная цепь, существует только один электрический ток, $I = \dfrac{V_{in}}{R_1 + R_2}$, который циркулирует по часовой стрелке (батарея 92 R_1$
Итак, независимо от , расчет мощности дает тот же результат.
$\endgroup$
$\begingroup$
Текущее направление не имеет значения. Всегда двигайтесь в одном и том же направлении, от — к + или + к -. Результаты расчетов всегда будут одинаковыми. Я предпочитаю считать, что ток течет от — к + (от катода к аноду). Это поток электронов. В электронно-лучевой трубке электроны покидают катод (отрицательный), попадают на положительный фосфоресцирующий экран и производят свет.
$\endgroup$
0
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Обязательно, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Правило правой руки для проводника с током
Все ресурсы AP Physics 2
6 Диагностические тесты 149 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept
AP Physics 2 Help » Электричество и магнетизм » Магнетизм и электромагнетизм » Правило правой руки для провода с током
Рассмотрим данный провод:
В каком направлении должны двигаться электроны по проводу, если электрическое поле, создаваемое внутри контура, направлено за пределы экрана?
Возможные ответы:
Ни один из этих
против часовой стрелки
по часовой стрелке
На экране
на экране
Правильный ответ:
по часовой часовю
Объяснение:
Нам нужно использовать правило правой руки, чтобы решить эту задачу.
Однако правило правой руки применяется к потоку тока, который находится в направлении, противоположном фактическому потоку электронов (в данном случае ток определяется как направление потока протонов). Таким образом, вы можете либо использовать правило правой руки и изменить то, что определили, либо просто использовать левую руку.
Давайте просто левой рукой. Направьте большой палец вверх и согните пальцы. Ваши пальцы должны указывать на вас. Это направление электрического поля, когда электроны движутся в направлении вашего большого пальца. Если вы положите большой палец левой руки вдоль проволочной петли с левой стороны петли, наши пальцы окажутся внутри петли и направлены наружу экрана. Это тот сценарий, который мы ищем. Следовательно, электроны должны течь по часовой стрелке вокруг петли.
Обратите внимание, что электроны должны течь по проводу, что исключает варианты ответов «на экран» и «из экрана».
Сообщить об ошибке
У вас есть два токонесущих провода, проложенных параллельно друг другу, как показано ниже.
Точка R находится посередине между каждым из проводов. Если по проводам течет одинаковый ток I, каково направление магнитного поля в точке R?
Возможные ответы:
Вне экрана
Вправо
Влево
В экран
В точке нет магнитного поля.
Правильный ответ:
В точке нет магнитного поля.
Пояснение:
Используя правило правой руки, мы можем сказать, что направление магнитного поля из-за нижнего провода находится за пределами экрана. Точно так же мы можем сказать, что магнитное поле из-за верхнего провода направлено на экран. Поскольку точка R находится посередине между двумя проводами, они имеют одинаковую прочность. Следовательно, они оба компенсируют друг друга, не оставляя магнитного поля.
Сообщить об ошибке
На рисунке выше показаны два провода, по которым текут разные токи в одном направлении.
Каково направление магнитного поля в точке?
Возможные ответы:
На экране
на экране
справа
вниз
вверх
Правильный ответ:
На экране
Объяснение:
Воспользуемся правилом правой руки, чтобы определить магнитное поле, вызываемое каждым током.
Для тока определяем, что магнитное поле входит в экран.
Для тока определяем, что магнитное поле выходит за пределы экрана.
Уравновешиваются ли два направления? Что ж, величина больше, чем величина , а это означает, что она преодолеет, поэтому чистое направление находится за пределами экрана.
Сообщить об ошибке
На данной диаграмме каково направление магнитного поля в точке?
Возможные ответы:
На экране
Справа
Слева
к нижней части экрана
на экране
Правильный ответ:
На экране
. Объяснение: Напомним, что направление тока принято от положительного конца источника напряжения к отрицательному (противоположное направлению потока электронов). Таким образом, в этой цепи ток течет против часовой стрелки от источника напряжения. Используя правило правой руки для обычного тока в проводе, большой палец правой руки указывает вдоль провода, указывающего влево. В какой-то момент пальцы скручиваются и указывают вверх, за пределы экрана. В этом можно убедиться, поместив большой палец в направлении тока в любом месте цепи. Например, если мы возьмем направление тока через резистор, наш большой палец будет направлен вниз. Скручивая пальцы вокруг провода, они снова укажут за пределы экрана, подтверждая наш первоначальный ответ. Сообщить об ошибке Каково направление магнитного поля в точке на данной диаграмме? Возможные ответы: на экране Слева В нижней части экрана к верхней части экрана Вне экрана Правильный ответ: в экране : в экран Пояснение: В этой цепи ток течет против часовой стрелки. Сообщить об ошибке Каково направление магнитного поля в точке? Возможные ответы: на экране На экране вверх к верхней части экрана Слева Справа Правильный ответ: на экране . Пояснение: Ток течет по этой цепи против часовой стрелки. Используя правило правой руки для обычного тока в проводе, большой палец правой руки указывает вдоль провода, указывая вправо в проводе в нижней части цепи. В какой-то момент пальцы скручиваются и указывают вниз, в экран. Сообщить об ошибке Магнитное поле Земли направлено с географического юга на географический север, указывая на то, что географический южный полюс на самом деле является магнитным южным полюсом.
Используя правило правой руки для обычного тока в проводе, большой палец правой руки указывает вдоль провода, указывающего налево в верхней части цепи. В какой-то момент пальцы скручиваются и указывают вниз, в экран.