Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Цель: выяснить природу электрического тока; закрепить знания учащихся об условиях возникновения и существования электрического тока.

Ход урока

I. Анализ контрольной работы

II. Изучение нового материала

Эксперимент 1

Заряженный электрометр соединим с таким же, но незаряженным.

Что происходит? Второй электроскоп показывает наличие заряда? Заряд перенесен свободными зарядами - электронами, движущимися по проводнику.

Направленное движение заряженных частиц называется электрическим током.

В металлах свободными являются электроны, в растворах солей, электролитов - положительные и отрицательные ионы и электроны.

Чтобы существовал электрический ток необходимо:

1. Наличие свободных заряженных частиц.

2. Наличие электрического поля (поле создают источники тока).

Увидеть электроны (ионы) в проводнике невозможно. Как же можно обнаружить электрический ток? Ток обнаруживается по действию, которое он производит.

Тепловое действие тока

Эксперимент 2

Присоединим к полюсам источника тока железную или никелиновую проволоку. Проволока нагреется и удлинится, слегка провиснет. Ее можно раскалить до красна.

Химическое действие тока

Эксперимент 3

В сосуд с электролитом, в качестве которого используем CuSО₄, опустили два угольных электрода и подключили их к источнику тока. При этом обнаружили, что катод постепенно покрывается красным слоем меди, а на аноде выделяется пузырьки газа.

Магнитное действие тока

Эксперимент 4

На железный гвоздь наматываем медный провод, покрытый изоляционным материалом, а концы провода соединяем с источником тока.

Гвоздь становится магнитом и притягивает небольшие железные предметы: булавки, железные опилки.

Механическое действие тока

Эксперимент 5

На рамку навьем несколько витков медного провода. Концы обмотки присоединим к полюсам источника тока. Помещаем рамку между полюсами магнита, она начинает поворачиваться.

Физиологическое действие тока

При прохождении через живой организм ток вызывает сокращение мышц.

Если в цепи устанавливается электрический ток, это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называется силой тока: I = Δq/Δt.

Сила тока - величина скалярная. Она может быть как I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника, в противном случаеI < 0.

Пусть проводник имеет сечение площадью S, в объеме ограниченном 1 и 2 содержится N = nSΔl частиц с общим зарядом q = q₀N, q = q₀nSΔl, q₀ - заряд одной частицы. Если частица движется со средней скоростью v, то Δt = Δl/v; I = q₀nSv.

Найдем скорость перемещения электронов в металлическом проводнике: v ≈ 7 · 10^-5 м/с. Она достаточно мала.

Для создания и поддержки упорядоченного движения частиц необходима сила, действующая на них в определенном направлении. Если сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за сопротивления: F = qE.

Именно электрический ток внутри служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение, если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника существует разность потенциалов: Е = U/Δd.

Если разность потенциалов не меняется во времени, то устанавливается постоянный электрический ток.

III. Закрепление изученного

1. Что такое электрический ток?

2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нем существовал ток?

3. Как можно наблюдать химическое действие тока?

4. Где используется тепловое действие тока?

5. Направление движения каких частиц в проводнике принято за направление тока?

6. От какого полюса источника тока и к какому принято считать направлением тока?

7. Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?

8. Что принимают за единицу силы тока?

9. Как называется эта величина?

Домашнее задание

П. 104, 105.