Что такое электрическое напряжение и как оно связано с током. Как измеряется электрический ток. Что представляет собой электрическое сопротивление. Как взаимосвязаны напряжение, ток и сопротивление в электрических цепях.
Основные понятия электричества: заряд, напряжение и электрический ток
Электричество — это форма энергии, связанная с движением электрических зарядов. Чтобы разобраться в основах электричества, важно понимать несколько ключевых понятий:
- Электрический заряд — фундаментальное свойство элементарных частиц. Существуют положительные и отрицательные заряды.
- Напряжение — разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Измеряется в вольтах (В).
- Электрический ток — направленное движение заряженных частиц. Измеряется в амперах (А).
Как эти понятия связаны между собой? Напряжение можно представить как «электрическое давление», которое заставляет заряженные частицы двигаться по проводнику, создавая электрический ток. Чем выше напряжение, тем сильнее ток при прочих равных условиях.
Электрическое напряжение: природа и измерение
Электрическое напряжение — это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Оно характеризует работу, которую совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда.
Как измеряется напряжение? Для измерения напряжения используется прибор под названием вольтметр. Он подключается параллельно участку цепи, на котором нужно измерить напряжение.
Какие бывают источники напряжения? Основные виды источников электрического напряжения:
- Гальванические элементы и аккумуляторы
- Электрогенераторы
- Солнечные батареи
- Термоэлементы
Электрический ток: движение зарядов в проводнике
Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц. В металлических проводниках это движение свободных электронов.
Как измеряется сила тока? Сила тока измеряется в амперах с помощью прибора, называемого амперметром. Амперметр включается последовательно в цепь.
Какие условия необходимы для возникновения электрического тока?
- Наличие свободных заряженных частиц (например, электронов в металлах)
- Наличие электрического поля в проводнике (создается источником напряжения)
- Замкнутая электрическая цепь
Электрическое сопротивление: препятствие току
Электрическое сопротивление — это свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Оно измеряется в омах (Ом).
От чего зависит сопротивление проводника? Основные факторы:
- Материал проводника
- Длина проводника (чем длиннее, тем больше сопротивление)
- Площадь поперечного сечения (чем толще проводник, тем меньше сопротивление)
- Температура (для большинства металлов сопротивление растет с повышением температуры)
Как сопротивление влияет на ток? Чем выше сопротивление участка цепи, тем меньше сила тока при том же напряжении.
Закон Ома: связь между напряжением, током и сопротивлением
Закон Ома устанавливает количественную связь между силой тока, напряжением и сопротивлением на участке цепи. Он формулируется следующим образом:
Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.
Математически закон Ома выражается формулой:
I = U / R
где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.
Как применяется закон Ома на практике? Зная любые два параметра из трех, можно вычислить третий. Это позволяет решать различные задачи по расчету электрических цепей.
Мощность в электрических цепях
Электрическая мощность характеризует скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии (например, в тепло или механическую работу).
Как вычисляется мощность? Мощность в электрической цепи можно рассчитать по формуле:
P = U * I
где P — мощность (измеряется в ваттах, Вт), U — напряжение, I — сила тока.
Какое практическое значение имеет понятие мощности? Знание мощности позволяет:
- Рассчитывать энергопотребление электроприборов
- Подбирать источники питания нужной мощности
- Оценивать тепловыделение в электрических цепях
Последовательное и параллельное соединение элементов в цепи
В электрических цепях элементы могут соединяться последовательно или параллельно. Каждый тип соединения имеет свои особенности.
Последовательное соединение
При последовательном соединении элементы цепи располагаются друг за другом, образуя единую линию. Особенности такого соединения:
- Сила тока одинакова во всех элементах
- Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных элементах
- Общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех элементов
Параллельное соединение
При параллельном соединении элементы подключаются к одним и тем же точкам цепи. Характерные черты:
- Напряжение на всех элементах одинаково
- Общий ток равен сумме токов через отдельные элементы
- Общее сопротивление меньше сопротивления любого из элементов
Как выбрать тип соединения? Выбор зависит от конкретной задачи. Например, при последовательном соединении ламп их общая яркость будет меньше, чем при параллельном, но такое соединение проще реализовать.
Применение основных законов электричества на практике
Понимание базовых принципов электричества имеет множество практических применений в повседневной жизни и технике.
Где используются знания об электрических цепях?
- Проектирование и ремонт электронных устройств
- Расчет электропроводки в зданиях
- Оптимизация энергопотребления
- Разработка систем электробезопасности
- Создание источников питания для различных приборов
Как применять законы электричества в быту? Несколько примеров:
- Выбор электроприборов с учетом мощности и напряжения в сети
- Расчет нагрузки на электросеть при подключении мощных устройств
- Подбор правильного сечения проводов для домашней электропроводки
- Безопасное использование удлинителей и переходников
Знание основ электричества позволяет не только эффективно и безопасно использовать электроприборы, но и развивать новые технологии, способствующие прогрессу в различных областях науки и техники.
Что такое напряжение, ток, сопротивление: разбираемся на примерах
Содержание
Не имея определенных начальных знаний об электричестве, тяжело себе представить, как работают электрические приборы, почему вообще они работают, почему надо включать телевизор в розетку, чтобы он заработал, а фонарику хватает маленькой батарейки, чтобы он светил в темноте.
И так будем разбираться во всем по порядку.
Электричество
Электричество – это природное явление, подтверждающее существование, взаимодействие и движение электрических зарядов. Электричество впервые было обнаружено еще в VII веке до н.э. греческим философом Фалесом. Фалес обратил внимание на то, что если кусочек янтаря потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Янтарь на древнегреческом – электрон.
Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий (это шерстяная верхняя одежда у древних греков), а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги.
Данное явление называется статическим электричеством. Вы можете повторить данный опыт. Для этого хорошенько потрите шерстяной тканью обычную пластмассовую линейку и поднесите ее к мелким бумажным кусочкам.
Следует отметить, что долгое время это явление не изучалось. И только в 1600 году в своем сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле» английский естествоиспытатель Уильям Гилберт ввел термин – электричество. В своей работе он описал свои опыты с наэлектризованными предметами, а также установил, что наэлектризовываться могут и другие вещества.
Далее на протяжении трех веков самые передовые ученые мира исследуют электричество, пишут трактаты, формулируют законы, изобретают электрические машины и только в 1897 году Джозеф Томсон открывает первый материальный носитель электричества – электрон, частицу, благодаря которой возможны электрические процессы в веществах.
Электрон – это элементарная частица, имеет отрицательный заряд примерно равный -1,602·10-19 Кл (Кулон).
Обозначается е или е–.
Напряжение
Чтобы заставить перемещаться заряженные частицы от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Единица измерения напряжения – Вольт (В или V). В формулах и расчетах напряжение обозначается буквой V. Чтобы получить напряжение величиной 1 В нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж (Джоуль).
Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под естественным давлением покидает резервуар через трубу. Давайте условимся, что вода – это электрический заряд, высота водяного столба (давление) – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток.
Таким образом, чем больше воды в баке, тем выше давление. Аналогично с электрической точки зрения, чем больше заряд, тем выше напряжение.
Начнем сливать воду, давление при этом будет уменьшаться. Т.е. уровень заряда опускается – величина напряжения уменьшается. Такое явление можно наблюдать в фонарике, лампочка светит все тусклее по мере того как разряжаются батарейки. Обратите внимание, чем меньше давление воды (напряжение), тем меньше поток воды (ток).
Электрический ток
Электрический ток – это физический процесс направленного движения заряженных частиц под действием электромагнитного поля от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. В качестве частиц, переносящих заряд, могут выступать электроны, протоны, ионы и дырки. При отсутствии замкнутой цепи ток невозможен. Частицы способные переносить электрические заряды существуют не во всех веществах, те в которых они есть, называются
Принято считать направление тока от плюса к минусу, при этом электроны движутся от минуса к плюсу!
Единица измерения силы тока – Ампер (А).
В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой I. Ток в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда в 1 Кулон (6,241·1018 электронов) за 1 секунду.
Вновь обратимся к нашей аналогии вода – электричество. Только теперь возьмем два резервуара и наполним их равным количеством воды. Отличие между баками в диаметре выходной трубы.
Откроем краны и убедимся, что поток воды из левого бака больше (диаметр трубы больше), чем из правого. Такой опыт – явное доказательство зависимости скорости потока от диаметра трубы. Теперь попробуем уравнять два потока. Для этого добавим в правый бак воды (заряд). Это даст большее давление (напряжение) и увеличит скорость потока (ток). В электрической цепи в роли диаметра трубы выступает сопротивление.
Проведенные эксперименты наглядно демонстрируют взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.
Подробнее о сопротивлении поговорим чуть позже, а сейчас еще несколько слов о свойствах электрического тока.
Если напряжение не меняет свою полярность, плюс на минус, и ток течет в одном направлении, то – это
Сопротивление
Электрическое сопротивление – физическая величина, определяющая свойство проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению тока.
Единица измерения сопротивления – Ом (обозначается Ом или греческой буквой омега Ω). В формулах и расчетах сопротивление обозначается буквой R. Сопротивлением в 1 Ом обладает проводник к полюсам которого приложено напряжение 1 В и протекает ток 1 А.
Проводники по-разному проводят ток. Их проводимость зависит, в первую очередь, от материала проводника, а также от сечения и длины. Чем больше сечение, тем выше проводимость, но, чем больше длина, тем проводимость ниже. Сопротивление – это обратное понятие проводимости.
На примере водопроводной модели сопротивление можно представить как диаметр трубы. Чем он меньше, тем хуже проводимость и выше сопротивление.
Сопротивление проводника проявляется, например, в нагреве проводника при протекании в нем тока. Причем, чем больше ток и меньше сечение проводника – тем сильнее нагрев.
Мощность
Электрическая мощность – это физическая величина, определяющая скорость преобразования электроэнергии.
Например, вы не раз слышали: «лампочка на столько-то ватт». Это и есть мощность потребляемая лампочкой за единицу времени во время работы, т.е. преобразовании одного вида энергии в другой с некоторой скоростью.
Источники электроэнергии, например генераторы, также характеризуется мощностью, но уже вырабатываемой в единицу времени.
Единица измерения мощности – Ватт (обозначается Вт или W). В формулах и расчетах мощность обозначается буквой P. Для цепей переменного тока применяется термин Полная мощность, единица измерения – Вольт-ампер (В·А или V·A), обозначается буквой S.
И в завершение про Электрическую цепь. Данная цепь представляет собой некоторый набор электрических компонентов, способных проводить электрический ток и соединенных между собой соответствующим образом.
Что мы видим на этом изображении – элементарный электроприбор (фонарик).
Фонарик, что представлен на фотографии, собран на базе конструктора «Знаток». Данный конструктор позволяет ребенку в игровой форме познать основы электроники и принцип работы электронных компонентов. Поставляется в виде наборов с разным количеством схем и разного уровня сложности.
Сила тока. Напряжение. Сопротивление — презентация онлайн
Похожие презентации:
Зависимость силы тока от напряжения. Сопротивление проводника
Условия, необходимые для возникновения электрического тока. Сила и плотность тока. Закон Ома
Сила тока
Сила тока. Плотность тока. Закон Ома.
Электрическое сопротивление. Электродвижущая сила
Сила тока. Напряжение
Постоянный ток. Сила тока. ЭДС (электродвижущая сила)
Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи
Сопротивления в цепи переменного тока
Закон Ома. Расчёт сопротивления проводника. (8 класс)
Постоянный электрический ток. Характеристики электрической цепи. Действие электрического тока и правила техники безопасности
8 КЛАСС
Повторение тем:
Сила тока
Напряжение
Сопротивление
Молодецкая П.Ф. – учитель физики.
Кристаллическая решетка металла
В узлах кристаллической решетки расположены «+» ионы, между которыми хаотично
движутся свободные электроны
Металлы являются хорошими проводниками благодаря свободным заряженным
частицам – электронам
Электрический ток
Электрический ток — упорядоченное (направленное) движение
заряженных частиц
Условия возникновения электрического тока в проводнике:
1) наличие свободных заряженных частиц (электронов,
ионов)
2) электрическое поле
Направление электрического тока: от + к –
В металле:
• электроны движутся от – к +
• ток направлен в сторону, противоположную направлению
движения электронов
Сила тока
Сила тока — физическая величина, равная заряду, прошедшему
через поперечное сечение проводника за единицу времени.
I
Обозначение:
Единица измерения: 1А (Ампер)
Формула:
q
I
t
Измерительный прибор:
амперметр
Амперметр включается п о с л е д о в а т е л ь н о
А
А
При включении амперметра в цепь не имеет
значения, с какой стороны (слева или справа) от
исследуемого элемента его подключать.
Цена деления и пределы измерения прибора
Цена деления:
B A
С
n
A 50 A
B 100 A
n 10
100 50
С
5А
10
Пределы измерения:
П ниж 0 А
П верх 150 А
Амперметр лабораторный
Напряжение
Напряжение – скалярная физическая величина, равная
работе электрического поля по перемещению единичного
положительного заряда.
Обозначение: U
Единица измерения в СИ: 1В (вольт)
Формула:
A
U
q
Измерительный прибор:
вольтметр,
включается параллельно
V
Ток через лампочку и напряжение на ней
Схема цепи с подключением вольтметра.
А
V
Вольтметр лабораторный
Цена деления и пределы измерения прибора
Цена деления:
B A
С
n
A 200 В
B 300 В
n 10
300 200
С
10 В
10
Пределы измерения:
П ниж 100 В
П в ерх 500 В
ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ
Формулировка закона:
Сила тока в участке цепи прямо
пропорциональна напряжению
на концах этого участка и
обратно пропорциональна его
сопротивлению.
I=U/R
U
I
R
U I R
U
R
I
Сопротивление
Сопротивление – скалярная физическая величина,
характеризующая свойство проводника противодействовать
электрическому току.
Обозначение: R
Единица измерения: 1Ом (Ом)
U
R
I
Формула:
Резистор – устройство с постоянным
сопротивлением.
Измерительный прибор: Омметр
Причина электрического сопротивления:
взаимодействие электронов при их движении по проводнику
с ионами кристаллической решетки.
+
+
+
+
+
+
+
+
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Повторить:
§§ 37,39,44,45, 46,
Упр.28.
Подготовиться к физическому
диктанту (выучить формулы!!!)
English Русский Правила
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- Вупси-Дейзи
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
DIP-переключатель — 8-позиционный
В наличии COM-08034
4
Избранное Любимый 27
Список желаний
Raspberry Pi IQAudio Codec Zero
21 в наличии DEV-17740
20,00 $
Избранное Любимый 7
Список желаний
МИКРОЭ SQI FLASH Click
Нет в наличии DEV-18971
14,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Стартовый комплект TIMI-MB
Осталось всего 10! DEV-19254
39,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Кухня А Ля Карт
24 ноября 2020 г.
Использование SparkFun A La Carte для создания умного кулинарного гаджета
Избранное Любимый 1
Панировочные сухари? У нас есть GPS!
7 апреля 2023 г.
Сегодня мы выпускаем новый SAM-M10Q GPS Breakout!
Избранное Любимый 0
Руководство для начинающих по KiCad
12 октября 2017 г.
Подробное руководство, охватывающее создание схем, компоновку печатных плат, редактирование библиотек и создание гербер с помощью этого замечательного инструмента для создания печатных плат с открытым исходным кодом.
Избранное Любимый 17
- Электроника SparkFun®
- 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
- Настольный сайт
- Ваш счет
- Авторизоваться
- регистр
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- Проблема?
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Блок питания для макетной платы SparkFun 5 В/3,3 В
34 в наличии ПРТ-00114
11,95 $
17
Избранное Любимый 61
Список желаний
Разрыв цифрового датчика температуры SparkFun — TMP102
В наличии SEN-13314
6
Избранное Любимый 28
Список желаний
MIKROE Color 10 Click
Нет в наличии SEN-18933
Избранное Любимый 1
Список желаний
SparkFun PIR Breakout — 170 мкА с разъемами
В наличии СЭН-22000
21,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Удаленное мигание RGB-светодиодами с помощью MicroMod
2 марта 2021 г.
