Физика лекции и примеры решения задач

 

Постоянный электрический ток.

Постоянный электрический ток, его характеристики; условия, необходимые для существования. Электродвижущая сила. Закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи. Сопротивление как электрическая характеристика резистора. Зависимость сопротивления резистора от температуры. Понятие о сверхпроводимости. Последовательно и параллельное соединение резисторов. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца. Основные положения электронной теории проводимости металлов. Контактная разность потенциалов и работа выхода. Термоэлектричество и его применение. Электрический ток в электролитах. Электролиз. Закон электролиза. Определение величины элементарного заряда. Применение электролиза в технике. Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды. Понятие о плазме. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электронные пучки и его свойства. Электронно-лучевая трубка. Электрический ток в полупроводниках. Электропроводность полупроводников и ее зависимость от освещенности.Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор. Применение полупроводниковых приборов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. СИЛА ТОКА

Постоянный ток.

Электрический ток как переносчик энергии.

Электрическое поле и его характеристики.

Назначение источников электрической энергии и потребителей.

Проводники и диэлектрики. Проводимость и сопротивление.

В потребителях (в лампочках, плитках, электродвигателях и т. п.) эта энергия освобождается, преобразуется в другой вид энергии (световую, тепловую, механическую, химическую, звуковую), заставляя их работать – светить, греть, вращать, говорить…

Ток в проводнике возникает в том случае, если на концах проводника создают различный запас энергии – разность потенциалов – напряжение. Напряжение обозначается буквой U; U = .

Напряжение измеряется в ВОЛЬТАХ (В). напряжение снимают с клемм источника (генератора). В источниках электрическая энергия получается за счет другого вида энергии (теплоты, механической энергии, световой, химической).

Работа потребителя зависит от величины проходящего тока – силы тока.

Сила тока обозначается буквой I, измеряется в АМПЕРАХ (А). Если сила тока превышает допустимую величину, то выделяется слишком много энергии – потребители выходят из строя, сгорают.

Проводники – это материалы, по которым может проходить электрический ток.

Проводимость – свойство пропускать ток.

Сопротивление – способность мешать прохождению тока за счет того, что электроны сталкиваются с атомами (§ 6).

Изоляторы (диэлектрики) - это материалы, которые не пропускают ток, в них нет свободных электронов.

Подробное объяснение темы.

Все тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Атом очень мал. Так, например, на 1 см можно разместить 100 000 000 атомов водорода. Слово «атом» означает «неделимый». Так думали, когда вводили это слово для обозначения мельчайшей частицы мироздания.

 

 

 


Но потом оказалось, что атом – очень сложная система. Но в основном атом состоит из двух частей – ЯДРА и ЭЛЕКТРОНОВ, которые вращаются вокруг ядра.

У разных элементов – неодинаковые по массе ядра и разное количество электронов: у водорода – один электрон, у меди – 29 электронов, вокруг ядра урана вращается 92 электрона…

Внимание! Это важно для электротехники: электроны вращаются по разным орбитам – некоторые поближе к ядру, некоторые подальше от ядра.

Электротехнику интересуют электроны на последних (от ядра) орбитах – это свободные электроны, из свободных электронов и получается электрический ток.

ЭЛЕКТРОНЫ… ЭЛЕКТРОНЫ

Что это такое?

Электроны – это мельчайшие (на сегодняшний день) частицы особого вида материи – электричества.

 

 

 


Условно принято считать – электроны заряжено ОТРИЦАТЕЛЬНО.

В ядре имеются (кроме множества и других частиц) и положительно заряженные частицы – ПРОТОНЫ.

Величина зарядов у электронов и протонов ОДИНАКОВА:

 

 У электрона  Кл;

 

 У протона  Кл.

Но массе электрон примерно в 1840 раз легче протона (это очень важно для электротехники – легче двигать).

? + Тела ЗАРЯЖЕННЫЕ – НЕ ЗАРЯЖЕННЫЕ (нейтральные) – что это такое? В любом в нормальных условиях – сколько протонов, столько и электронов, сколько «ПЛЮСОВ», столько и «МИНУСОВ», в сумме – НОЛЬ. Чего НОЛЬ? – В целом нет никакого заряда – атом НЕЙТРАЛЕН (но нейтральный атом электротехнику не интересует – его с места не сдвинешь, не разрушая тело, тока из него не получишь…).

Электротехнику интересуют заряженные частицы, особенно – электроны, так как организованное (и направленное) движение заряженных частиц и есть электрический ток.

 В основных проводниках – металлах, а также в угле и графите то образуется за счет электронов.

Поэтому будем в дальнейшем говорить: ТОК – это направленное 

 движение ЭЛЕКТРОНОВ.

Что означает – ЗАРЯДИТЬ АТОМ (или тело из атомов)? Зарядить – это значит нарушить РАВНОВЕСИЕ ЗАРЯДОВ.

Внимание! Большой физический смысл: на отрыв электронов от атомов и на их передвижение надо затратить энергию, работу. А частицы, получившие энергию, должны отдать ее, если для этого будут созданы условия. (Для сравнения – из механики пример: если мы подняли что-то тяжелое, а потом это отпустили, то груз, падая, тоже должен что-то сделать – отдать нашу энергию, забить гвоздь, разрушить камень… то же самое у электронов: если мы оторвали его от атома – затратили энергию. Теперь наша энергия – у электрона, он должен отдать ее, тоже что-то сделать – нагреть, вращать, заставить динамик песни петь…).

Итак, если создать условия. То оторванные и движущиеся электроны (а это же – ток, под действием напряжения!) будут отдавать полученную (от источника) энергию. А условия эти – для отдачи энергии – создают в потребителях – там эта энергия превращается в другой вид энергии (вспомните лампу) – в световую; утюг – в тепловую; электромотор – в механическую; аккумулятор во время зарядки – в химическую; громкоговоритель – в энергию магнитного поля.

 

 

Основы физики и электротехники. Лекции, курсовые, задачи, учебники