Was ist elektrischer Strom? Bedingungen für die Existenz von elektrischem Strom: Eigenschaften und Wirkungen. Elektrischer Strom. Bedingungen, die für das Auftreten von elektrischem Strom erforderlich sind. Bedingungen, die für das Vorhandensein von Strom erforderlich sind

Für das Auftreten und die Aufrechterhaltung von Strom in jeder Umgebung müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:

In verschiedenen Umgebungen sind die Träger des elektrischen Stroms unterschiedlich geladene Teilchen.

Das elektrische Feld im Medium ist notwendig um eine gerichtete Bewegung freier Gebühren zu schaffen. Bekanntlich gilt für eine Ladung q in einem elektrischen Feld die Stärke E Kraft wirkt F= q* E, was dazu führt, dass sich freie Ladungen in diese Richtung bewegen elektrisches Feld. Ein Zeichen für das Vorhandensein eines elektrischen Feldes in einem Leiter ist das Vorhandensein einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen zwei beliebigen Punkten des Leiters.

Allerdings können elektrische Kräfte den elektrischen Strom nicht über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Richtungsbewegung elektrische Aufladungen Nach einiger Zeit kommt es zu einem Potentialausgleich an den Enden des Leiters und damit zum Verschwinden des elektrischen Feldes darin.

Um auf dem Laufenden zu bleiben Stromkreis Andere Kräfte als Coulomb-Kräfte müssen auf Ladungen einwirken nicht elektrisch Natur (äußere Kräfte).

Ein Gerät, das äußere Kräfte erzeugt, eine Potenzialdifferenz in einem Stromkreis aufrechterhält und umwandelt Verschiedene Arten Energie in elektrische Energie umzuwandeln, nennt man Stromquelle.

Für die Existenz von elektrischem Strom in einem geschlossenen Stromkreis ist es notwendig, eine Stromquelle einzuschließen.

Hauptmerkmale

1. Stromstärke - I, Maßeinheit - 1 A (Ampere).

Die aktuelle Stärke ist die Menge gleich Ladung pro Zeiteinheit durch den Querschnitt des Leiters fließt.

Formel (1) gilt für Gleichstrom, bei dem sich die Stromstärke und ihre Richtung im Laufe der Zeit nicht ändern. Ändert sich die Stromstärke und ihre Richtung im Laufe der Zeit, so spricht man von einem solchen Strom Variablen.

Für Wechselstrom:

I = NtDd / Dt, (*)

diese. = q", wobei q" die zeitliche Ableitung der Ladung ist.

2. Stromdichte - j, Maßeinheit - 1 A/m2.

Die Stromdichte ist ein Wert, der der Stärke des Stroms entspricht, der durch eine Querschnittseinheit eines Leiters fließt:

3. Elektromotorische Kraft der Stromquelle - EMK. (e), Maßeinheit ist 1 V (Volt). EMK ist eine physikalische Größe, die der Arbeit entspricht, die äußere Kräfte leisten, wenn sie eine einzelne positive Ladung entlang eines Stromkreises bewegen:

e = ein Freund. / g. (3)

4. Leiterwiderstand - R, Maßeinheit - 1 Ohm.

Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes im Vakuum würden sich freie Ladungen beschleunigt bewegen. In der Materie bewegen sie sich im Durchschnitt gleichmäßig, weil Ein Teil der Energie wird bei Kollisionen an Materieteilchen abgegeben.

Die Theorie besagt, dass die Energie der geordneten Ladungsbewegung durch Verzerrungen des Kristallgitters zerstreut wird. Aus der Natur des elektrischen Widerstands folgt daraus

R = R* L / S E, (4)

l - Leiterlänge,

S - Querschnittsfläche,

r ist ein Proportionalitätskoeffizient, der als spezifischer Widerstand des Materials bezeichnet wird.

Diese Formel wird durch die Erfahrung gut bestätigt.

Die Wechselwirkung von Leiterteilchen mit sich im Strom bewegenden Ladungen hängt von der chaotischen Bewegung der Teilchen ab, d.h. von der Temperatur des Leiters. Es ist bekannt, dass

g = g 0 (1 + t), (5)

R = R 0 (1 + t).

Der Koeffizient a wird als Temperaturkoeffizient des Widerstands bezeichnet:

a = (R - R0) / R0 * t.

Für chemisch reine Metalle ist a > 0 und entspricht 1/273 K-1. Bei Legierungen sind Temperaturkoeffizienten weniger wichtig. Die r(t)-Abhängigkeit für Metalle ist linear:

1911 wurde das Phänomen entdeckt Supraleitung, was darin besteht, dass bei einer Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt der Widerstand einiger Metalle schlagartig auf Null sinkt.

Bei einigen Stoffen (z. B. Elektrolyten und Halbleitern) nimmt der spezifische Widerstand mit steigender Temperatur ab, was durch eine Zunahme der Konzentration freier Ladungen erklärt wird.

Der Kehrwert des spezifischen Widerstands wird als elektrische Leitfähigkeit bezeichnet

c = 1/g (7)

5. Spannung - U, Maßeinheit - 1 V.

Spannung ist eine physikalische Größe, die der Arbeit entspricht, die äußere und elektrische Kräfte beim Bewegen einer einzelnen positiven Ladung leisten.

U = (st. + Ael.) / Q (8)

Da Ast./q = e und Ael./q = f1-f2, dann

U = e + (e1 - e2) (9)

2.7.2 Grundlegende elektrische Sicherheit

Während des Betriebs und der Reparatur elektrische Ausrüstung und Netzwerken kann eine Person der Einwirkung eines elektrischen Feldes oder in direktem Kontakt mit spannungsführenden elektrischen Leitungen ausgesetzt sein. Infolge des Stromdurchgangs durch einen Menschen kann es zu einer Störung seiner lebenswichtigen Funktionen kommen.

Die Gefahr eines Stromschlags wird dadurch verschärft, dass erstens der Strom keine äußeren Anzeichen aufweist und ein Mensch ohne spezielle Geräte die ihm drohende Gefahr in der Regel nicht im Voraus erkennen kann; zweitens führt die Einwirkung von Strom auf einen Menschen in den meisten Fällen zu schwerwiegenden Störungen der wichtigsten lebenswichtigen Systeme, wie des Zentralnerven-, Herz-Kreislauf- und Atmungssystems, was die Schwere des Schadens erhöht; Drittens kann Wechselstrom starke Muskelkrämpfe verursachen, die zu einem nicht lösenden Effekt führen, bei dem sich eine Person nicht selbstständig vom Einfluss des Stroms befreien kann. Viertens führt die Einwirkung von Strom bei einer Person zu einer starken Entzugsreaktion und in einigen Fällen zu Bewusstlosigkeit, die bei Arbeiten in der Höhe zu Verletzungen durch einen Sturz führen kann.

Elektrischer Strom, die den menschlichen Körper passieren, können biologische, thermische, mechanische und chemische Wirkungen haben. Die biologische Wirkung ist die Fähigkeit eines elektrischen Stroms, lebendes Gewebe des Körpers zu reizen und zu erregen, die thermische Wirkung ist die Fähigkeit, Verbrennungen im Körper hervorzurufen, die mechanische Wirkung besteht darin, zu Geweberissen zu führen, und die chemische Wirkung besteht darin, zu führen zur Elektrolyse von Blut.

Die Einwirkung von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper kann zu elektrischen Verletzungen führen. Eine elektrische Verletzung ist eine Verletzung, die durch die Einwirkung von elektrischem Strom oder Lichtbogen verursacht wird. Herkömmlicherweise werden elektrische Verletzungen in lokale und allgemeine Verletzungen unterteilt. Bei lokalen elektrischen Verletzungen kommt es zu lokalen Schäden am Körper, die sich im Auftreten elektrischer Verbrennungen äußern.

elektrische Anzeichen, Metallisierung der Haut, mechanische Schäden und Elektroophthalmie (Entzündung der äußeren Augenmembranen). Allgemeine elektrische Verletzungen oder Stromschläge führen zu Schäden am gesamten Körper, die sich in der Störung oder dem völligen Ausfall der lebenswichtigsten Aktivitäten äußern wichtige Organe und Systeme - Lunge (Atmung), Herz (Kreislauf).

Ein elektrischer Schlag ist die Erregung lebenden Gewebes des Körpers durch einen durch ihn fließenden elektrischen Strom, begleitet von heftigen konvulsiven Kontraktionen der Muskeln, einschließlich des Herzmuskels, die zu einem Herzstillstand führen können.

Lokale elektrische Verletzungen bedeuten Schäden an Haut und Muskelgewebe, manchmal auch an Bändern und Knochen. Dazu gehören elektrische Verbrennungen, elektrische Flecken, Metallisierung der Haut und mechanische Schäden.

Elektrische Verbrennungen sind die häufigste elektrische Verletzung und entstehen durch die lokale Einwirkung von Strom auf das Gewebe. Es gibt zwei Arten von Verbrennungen: Kontakt- und Lichtbogenverbrennungen.

Kontaktverbrennung ist eine Folge der Transformation elektrische Energie in thermisch und tritt hauptsächlich in Elektroinstallationen mit Spannungen bis 1.000 V auf.

Eine elektrische Verbrennung ist wie ein Notfallsystem, eine Abwehr des Körpers, da verkohltes Gewebe aufgrund seines größeren Widerstands als normale Haut nicht zulässt, dass Elektrizität tief in das Leben eindringt. wichtige Systeme und Organe. Mit anderen Worten: Durch die Verbrennung gerät der Strom in eine Sackgasse.

Wenn der Körper und die Spannungsquelle nicht in engem Kontakt stehen, entstehen Verbrennungen an den Stellen, an denen der Strom ein- und austritt. Wenn der Strom mehrmals auf unterschiedliche Weise durch den Körper fließt, kommt es zu Mehrfachverbrennungen.

Mehrfachverbrennungen treten am häufigsten bei Spannungen bis zu 380 V auf, da diese Spannung eine Person „magnetisiert“ und das Abschalten lange dauert. Hochspannungsstrom hat keine solche „Klebrigkeit“.

Im Gegenteil, es wirft einen Menschen weg, aber schon ein so kurzer Kontakt reicht aus, um schwere tiefe Verbrennungen zu verursachen. Bei Spannungen über 1.000 V kommt es zu elektrischen Verletzungen mit ausgedehnten tiefen Verbrennungen, da in diesem Fall die Temperatur entlang des gesamten Strompfades ansteigt.

Bei der Beurteilung der Gefährdung einer Person durch elektrischen Strom ergeben sich drei qualitativ unterschiedliche Reaktionen. Dabei handelt es sich zunächst um eine Empfindung, eine krampfhaftere Kontraktion der Muskeln (keine Entspannung bei Wechselstrom und die schmerzhafte Wirkung eines konstanten Stroms) und schließlich ein Herzrasen. Elektrische Ströme, die eine entsprechende Reaktion hervorrufen, werden in tastbare, nicht freisetzende und fibrillierende Ströme unterteilt.

Mit zunehmender Stromstärke unterscheiden sich drei qualitativ

Antworten. Dies ist in erster Linie eine Empfindung, eine eher krampfartige Kontraktion

Muskeln (keine Entspannung bei Wechselstrom und Schmerzwirkung bei konstantem Strom) und schließlich Herzrhythmusstörungen. Elektrische Ströme, die eine entsprechende Reaktion hervorrufen, werden in tastbare, nicht freisetzende und flimmernde Ströme unterteilt.

Um die elektrische Sicherheit zu gewährleisten, werden folgende technische Methoden und Mittel eingesetzt (oft in Kombination miteinander): Schutzerdung; Nullstellen; Schutzabschaltung; Potenzialausgleich; Niederspannung; Trennung des Stromnetzes; Isolierung spannungsführender Teile; Zaungeräte; Warnalarme, Aussperrungen, Sicherheitsschilder; elektrische Schutzausrüstung, Sicherheitseinrichtungen usw.

Schutzerdung- absichtlich elektrische Verbindung mit Erde oder einem Äquivalent von nicht stromführenden Metallteilen, die aufgrund von Isolationsschäden unter Spannung stehen können (GOST 12.1.009-76). Die Schutzerdung wird in Netzen mit Spannungen bis 1000 V mit isoliertem Neutralleiter und in Netzen mit Spannungen über 1000 V mit sowohl isolierten als auch geerdeten Neutralleitern verwendet.

Sicherheitsabschaltung- Hierbei handelt es sich um einen schnell wirkenden Schutz, der eine automatische Abschaltung einer elektrischen Anlage (in nicht mehr als 0,2 s) gewährleistet, wenn darin Schäden auftreten, einschließlich eines Ausfalls der Isolierung am Gerätekörper.

Potenzialausgleich- eine Methode zur Reduzierung von Berührungsspannungen und Schritten zwischen Punkten in einem Stromkreis, die gleichzeitig berührt werden können oder auf denen eine Person gleichzeitig stehen kann.

Niederspannung- Die Nennspannung beträgt nicht mehr als 42 V, um das Risiko eines Stromschlags zu verringern.

Trennung des Stromnetzes- Aufteilung des Netzes in getrennte, elektrisch nicht verbundene Abschnitte mittels Trennvorrichtung

Transformator. Wenn stark verzweigt elektrisches Netzwerk, haben

große Kapazität und geringer Isolationswiderstand, aufgeteilt in mehrere kleine Netzwerke gleicher Spannung, dann haben sie eine unbedeutende Kapazität und einen hohen Isolationswiderstand. Das Risiko eines Stromschlags wird erheblich reduziert.

Isolierung in Elektroinstallationen dient dem Schutz vor unbeabsichtigtem Berühren spannungsführender Teile. Es gibt funktionierende, zusätzliche, doppelte und verstärkte elektrische Isolierung.

Zaungeräte dienen dazu, die Berührung oder gefährliche Nähe zu spannungsführenden Teilen zu verhindern.

Schlösser weit verbreitet in Elektroinstallationen. Sie können mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch usw. sein. Verriegelungen sorgen dafür, dass die Spannung von spannungsführenden Teilen entfernt wird, wenn versucht wird, beim Öffnen des Zauns in diese einzudringen, ohne die Spannung zu entfernen.

Die gerichtete (geordnete) Bewegung freier geladener Teilchen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wird als elektrischer Strom bezeichnet.

Bedingungen für die Existenz von Strom:

1. Das Vorhandensein kostenloser Gebühren.

2. Das Vorhandensein eines elektrischen Feldes, d.h. mögliche Unterschiede. Es gibt kostenlose Gebühren für Dirigenten. Das elektrische Feld wird durch Stromquellen erzeugt.

Wenn Strom durch einen Leiter fließt, hat dies folgende Auswirkungen:

· Thermisch (Erwärmung des Leiters durch Strom). Zum Beispiel: Betrieb eines Wasserkochers, Bügeleisens usw.).

Magnetisch (Aussehen Magnetfeld um einen stromdurchflossenen Leiter). Zum Beispiel: Betrieb eines Elektromotors, elektrische Messgeräte).

· Chemisch (chemische Reaktionen, wenn Strom durch bestimmte Substanzen fließt). Zum Beispiel: Elektrolyse.

Wir können auch darüber reden

· Licht (begleitet thermische Wirkung). Zum Beispiel: das Leuchten des Glühfadens einer Glühbirne.

· Mechanisch (begleitet von magnetischer oder thermischer Wirkung). Zum Beispiel: Verformung eines Leiters bei Erwärmung, Drehung eines Rahmens mit Strom in einem Magnetfeld).

· Biologisch (physiologisch). Zum Beispiel: Stromschlag bei einer Person, Verwendung von elektrischem Strom in der Medizin.

Grundgrößen, die den Prozess des Stromflusses durch einen Leiter beschreiben.

1. Stromstärke I- eine skalare Größe, die dem Verhältnis der durch den Querschnitt des Leiters fließenden Ladung zur Zeitspanne entspricht, in der der Strom floss. Die Stromstärke gibt an, wie viel Ladung pro Zeiteinheit durch den Querschnitt des Leiters fließt. Der Strom wird aufgerufen dauerhaft, wenn sich der Strom mit der Zeit nicht ändert. Damit der Strom durch einen Leiter konstant ist, muss die Potentialdifferenz an den Enden des Leiters konstant sein.

2. Spannung U. Die Spannung ist numerisch gleich der Arbeit des elektrischen Feldes bei der Bewegung einer positiven Einheitsladung entlang der Feldlinien im Inneren des Leiters.

3. Elektrischer Widerstand R- eine physikalische Größe, die numerisch dem Verhältnis der Spannung (Potenzialdifferenz) an den Enden des Leiters zur Stärke des durch den Leiter fließenden Stroms entspricht.

60. Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises.

Die Stromstärke in einem Abschnitt des Stromkreises ist direkt proportional zur Spannung an den Enden dieses Leiters und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand:

I = U/R;

Ohm stellte fest, dass der Widerstand direkt proportional zur Länge des Leiters und umgekehrt proportional zu seiner Querschnittsfläche ist und von der Substanz des Leiters abhängt.

wobei ρ der spezifische Widerstand ist, l die Länge des Leiters ist, S die Querschnittsfläche des Leiters ist.

61. Widerstand als elektrische Eigenschaft Widerstand. Abhängigkeit des Widerstands metallischer Leiter von der Materialart und den geometrischen Abmessungen.

Elektrischer Wiederstand- eine physikalische Größe, die die Eigenschaften eines Leiters charakterisiert, um den Durchgang von elektrischem Strom zu verhindern, und gleich dem Verhältnis der Spannung an den Enden des Leiters zur Stärke des durch ihn fließenden Stroms ist. Der Widerstand für Wechselstromkreise und für elektromagnetische Wechselfelder wird durch die Begriffe Impedanz und Wellenwiderstand beschrieben.

Der Widerstand (oft mit dem Buchstaben R oder r bezeichnet) wird innerhalb bestimmter Grenzen als konstanter Wert für einen bestimmten Leiter betrachtet; es kann berechnet werden als

Wobei R Widerstand ist; U ist die elektrische Potentialdifferenz an den Enden des Leiters; I ist die Stromstärke, die zwischen den Enden des Leiters unter dem Einfluss einer Potentialdifferenz fließt.

Der Widerstand eines Leiters ist die gleiche Eigenschaft eines Leiters wie seine Masse. Der Widerstand eines Leiters hängt weder vom Strom im Leiter noch von der Spannung an seinen Enden ab, sondern nur von der Art des Stoffes, aus dem der Leiter besteht, und seinen geometrischen Abmessungen: , Dabei ist: l die Länge des Leiters, S die Querschnittsfläche des Leiters, ρ der spezifische Widerstand des Leiters und zeigt an, welchen Widerstand ein Leiter mit einer Länge von 1 m und einer Querschnittsfläche von ​ hat ​1 m2, hergestellt aus einem bestimmten Material, wird haben.

Leiter, die dem Ohmschen Gesetz gehorchen, werden als linear bezeichnet. Es gibt viele Materialien und Geräte, die nicht dem Ohmschen Gesetz gehorchen, z. Halbleiterdiode oder Gasentladungslampe. Auch bei metallischen Leitern ist bei ausreichend hohen Strömen eine Abweichung vom Ohmschen linearen Gesetz zu beobachten, da elektrischer Wiederstand Metallleiter nehmen mit der Temperatur zu.

Die Abhängigkeit des Leiterwiderstands von der Temperatur wird durch die Formel ausgedrückt: , wobei: R der Leiterwiderstand bei der Temperatur T ist, R 0 der Leiterwiderstand bei 0 °C ist, α der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist.

Beantworten wir zunächst die Frage, was elektrischer Strom ist. Eine einfache Batterie, die auf einem Tisch steht, erzeugt selbst keinen Strom. Und eine auf dem Tisch liegende Taschenlampe erzeugt nicht einfach so und ohne Grund einen Strom durch ihre LEDs. Damit Strom entsteht, muss irgendwo etwas fließen oder zumindest anfangen, sich zu bewegen. Dazu muss der Stromkreis der LEDs der Taschenlampe und der Batterie geschlossen sein. Nicht umsonst wurde elektrischer Strom früher mit der Bewegung einer geladenen Flüssigkeit verglichen.

Tatsächlich wissen wir jetzt, dass elektrischer Strom die gerichtete Bewegung geladener Teilchen ist und dass eine nähere Analogie zur Realität ein geladenes Gas wäre – ein Gas aus geladenen Teilchen, die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen. Aber das Wichtigste zuerst.

Elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung geladener Teilchen

Elektrischer Strom ist also die Bewegung geladener Teilchen, aber selbst die chaotische Bewegung geladener Teilchen ist ebenfalls Bewegung, aber noch kein Strom. Ebenso erzeugen die Moleküle einer Flüssigkeit, die sich immer in thermischer Bewegung befinden, keine Strömung, da die Gesamtbewegung des gesamten Volumens einer ruhenden Flüssigkeit genau Null ist.

Damit ein Flüssigkeitsfluss stattfinden kann, muss eine Gesamtbewegung erfolgen, das heißt, die Gesamtbewegung der Flüssigkeitsmoleküle muss gerichtet sein. So verbindet sich die chaotische Bewegung der Moleküle mit der gerichteten Bewegung des gesamten Volumens und es entsteht ein Fluss des gesamten Flüssigkeitsvolumens.

Ähnlich verhält es sich mit elektrischem Strom – die gerichtete Bewegung elektrisch geladener Teilchen ist elektrischer Strom. Die Geschwindigkeit der thermischen Bewegung geladener Teilchen, beispielsweise in Metall, wird in Hunderten von Metern pro Sekunde gemessen, aber bei gerichteter Bewegung, wenn ein bestimmter Strom in den Leiter fließt, wird die Geschwindigkeit der Gesamtbewegung der Teilchen in Bruchteilen gemessen und Einheiten von Millimetern pro Sekunde.

Wenn also in einem Metallleiter mit einem Querschnitt von 1 mm² ein Gleichstrom von 10 A fließt, beträgt die durchschnittliche Geschwindigkeit der geordneten Elektronenbewegung 0,6 bis 6 Millimeter pro Sekunde. Dies wird bereits ein elektrischer Strom sein. Und diese langsame Elektronenbewegung reicht aus, damit sich ein Leiter, zum Beispiel aus Nichrom, recht gut aufwärmt und gehorcht.

Die Geschwindigkeit der Teilchen ist nicht die Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektrischen Feldes!

Beachten Sie, dass der Strom im Leiter fast augenblicklich über das gesamte Volumen beginnt, das heißt, diese „Bewegung“ breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Leiter aus, aber die Bewegung der geladenen Teilchen selbst ist 100 Milliarden Mal langsamer. Sie können die Analogie eines Rohrs betrachten, durch das eine Flüssigkeit fließt.

1. Geladene Teilchen sind für die Existenz von elektrischem Strom notwendig

Elektronen in Metallen und im Vakuum, Ionen in Elektrolytlösungen dienen als Ladungsträger und sorgen für das Vorhandensein von Strom verschiedene Substanzen. In Metallen sind Elektronen sehr mobil, einige von ihnen können sich frei von Atom zu Atom bewegen, wie ein Gas, das den Raum zwischen den Knoten des Kristallgitters ausfüllt.

IN Vakuumröhren Elektronen verlassen die Kathode im Prozess der thermionischen Emission und strömen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes zur Anode. In Elektrolyten zerfallen Moleküle im Wasser in positiv und negativ geladene Teile und werden zu Ionen – freie Ladungsträger in Elektrolyten. Das heißt, überall dort, wo elektrischer Strom vorhanden ist, gibt es freie Ladungsträger, die sich bewegen können. Dies ist die erste Voraussetzung für die Existenz von elektrischem Strom – Vorhandensein freier Ladungsträger.

2. Die zweite Voraussetzung für die Existenz von elektrischem Strom ist, dass auf die Ladung äußere Kräfte einwirken müssen

Wenn wir uns jetzt den Dirigenten ansehen, sagen wir Folgendes Kupferkabel, dann kann man die Frage stellen: Was ist nötig, damit darin ein elektrischer Strom entsteht? Es gibt geladene Teilchen, Elektronen, und sie können sich frei bewegen.

Was wird sie bewegen? Es ist bekannt, dass ein elektrisch geladenes Teilchen mit einem elektrischen Feld wechselwirkt. Daher müssen Sie im Explorer erstellen elektrisches Feld, dann entsteht an jedem Punkt des Leiters ein Potential, zwischen den Enden des Leiters entsteht eine Potentialdifferenz und die Elektronen bewegen sich in Richtung des Feldes – in Richtung von „-“ nach „+“, also ist, in entgegengesetzter Richtung zum elektrischen Feldstärkevektor. Das elektrische Feld beschleunigt die Elektronen und erhöht ihre (kinetische und magnetische) Energie.

Wenn wir also einfach ein elektrisches Feld betrachten, das von außen an einen Leiter angelegt wird (wir platzieren den Leiter in einem elektrischen Feld entlang der Kraftlinien), dann beginnen sich Elektronen an einem Ende des Drahtes anzusammeln und es entsteht eine negative Ladung An diesem Ende entstehen Elektronen, und da sich Elektronen vom anderen Ende des Drahtes verlagert haben, ist dieser positiv geladen.

Infolgedessen weist das elektrische Feld eines Leiters, der durch ein von außen angelegtes elektrisches Feld aufgeladen wird, eine solche Richtung auf, dass das äußere elektrische Feld durch seine Wirkung geschwächt wird.

Der Prozess der Ladungsumverteilung erfolgt fast augenblicklich und nach Abschluss stoppt der Strom im Leiter. Das resultierende elektrische Feld im Inneren des Leiters wird Null und die Intensität an den Rändern ist gleich groß, aber entgegengesetzt zur Richtung des außerhalb angelegten elektrischen Feldes.

Wenn das elektrische Feld in einem Leiter durch eine Gleichstromquelle, beispielsweise eine Batterie, erzeugt wird, wird eine solche Quelle zu einer Quelle äußerer Kräfte für den Leiter, d. h. zu einer Quelle, die eine konstante EMK im Leiter erzeugt und wird eine potenzielle Differenz aufrechterhalten. Damit der Strom durch eine externe Kraftquelle aufrechterhalten werden kann, muss der Stromkreis natürlich geschlossen sein.

Abschnitte: Physik

Lernziele.

Lehrreich:

Entwicklung des Wissens der Schüler über die Bedingungen für das Auftreten und die Existenz von elektrischem Strom.

Entwicklung:

Entwicklung des logischen Denkens, der Aufmerksamkeit und der Fähigkeit, erworbenes Wissen in der Praxis anzuwenden.

Lehrreich:

Schaffung von Bedingungen für die Manifestation von Unabhängigkeit, Aufmerksamkeit und Selbstwertgefühl.

Ausrüstung.

1. Galvanische Zellen, Batterie, Generator, Kompass.
2. Karten (im Anhang).
3. Demonstrationsmaterial (Porträts herausragender Physiker Ampere, Volta; Plakate „Elektrizität“, „Elektrische Ladungen“).

Demos:

1. Die Wirkung von elektrischem Strom in einem Leiter auf eine Magnetnadel.
2. Stromquellen: galvanische Zellen, Batterie, Generator.

Unterrichtsplan

1. Organisatorischer Moment.

2. Einführungsrede des Lehrers.

3. Vorbereitung auf die Wahrnehmung von neuem Material.

4. Neues Material studieren.

a) aktuelle Quellen;

b) die Wirkung von elektrischem Strom;

c) physische Operette „Queen Electricity“;

d) Ausfüllen der Tabelle „Elektrischer Strom“;

e) Sicherheitsmaßnahmen beim Arbeiten mit Elektrogeräten.

5. Zusammenfassung der Lektion.

6. Reflexion.

7. Hausaufgaben:

a) Erstellen Sie basierend auf den im Lebenssicherheitsunterricht und in speziellen Technologien erworbenen Kenntnissen ein Memo „Sicherheitsmaßnahmen beim Arbeiten mit Elektrogeräten“ und notieren Sie es in Ihrem Notizbuch.

b) Einzelaufgabe: Erstellen Sie einen Bericht über die Nutzung einer aktuellen Quelle im Alltag und in der Technik.

1. Organisatorischer Moment

Beachten Sie die Anwesenheit der Schüler, benennen Sie das Unterrichtsthema und das Ziel.

2. Einführungsrede des Lehrers

Die Wörter Elektrizität und elektrischer Strom sind uns seit frühester Kindheit vertraut. Elektrischer Strom wird in unseren Häusern, im Transportwesen, in der Produktion und im Beleuchtungsnetz verbraucht.

Aber was elektrischer Strom ist und was seine Natur ist, ist nicht leicht zu verstehen.

Das Wort Elektrizität kommt vom Wort Elektron, das aus dem Griechischen mit „Bernstein“ übersetzt wird. Bernstein ist das versteinerte Harz alter Nadelbäume. Das Wort Strom bedeutet den Fluss oder die Bewegung von etwas.

3. Vorbereitung auf die Wahrnehmung von neuem Material

Einführende Gesprächsfragen.

Welche zwei Arten von Ladungen gibt es in der Natur? Wie interagieren sie?

Antwort: In der Natur gibt es zwei Arten von Ladungen: positive und negative.

Positive Ladungsträger sind Protonen, negative Ladungsträger sind Elektronen. Wahrscheinlich geladene Teilchen stoßen sich ab, im Gegensatz zu geladenen Teilchen ziehen sie sich an

Gibt es ein elektrisches Feld um ein Elektron?

Antwort: Ja, um das Elektron herum herrscht ein elektrisches Feld.

Was sind freie Elektronen?

Antwort: Dies sind die Elektronen, die am weitesten vom Kern entfernt sind; sie können sich frei zwischen Atomen bewegen.

4. Neues Material lernen

a) Aktuelle Quellen.

Auf dem Tisch liegen spezielle Geräte. Wie heissen sie? Wofür werden sie benötigt?

Antwort: Dies sind galvanische Zellen, eine Batterie, ein Generator – die allgemeine Bezeichnung lautet Stromquellen. Sie sind notwendig, um elektrische Energie bereitzustellen und im Leiter ein elektrisches Feld zu erzeugen.

Wir wissen, dass es geladene Teilchen, Elektronen und Protonen gibt, wir wissen, dass es Geräte gibt, die Stromquellen genannt werden.

b) Wirkungen von elektrischem Strom.

Sagen Sie mir, wie können wir durch welche Handlungen verstehen, dass in einem Stromkreis elektrischer Strom fließt?

Antwort: Elektrischer Strom hat verschiedene Wirkungen:

• Thermisch – ein Leiter, durch den elektrischer Strom fließt, erwärmt sich (Elektroherd, Bügeleisen, Glühlampe, Lötkolben).
• Die chemische Wirkung von Strom kann beobachtet werden, indem man einen elektrischen Strom durch eine Lösung leitet Kupfersulfat– Trennung von Kupfer aus Vitriollösung, Verchromung, Vernickelung.
• Physiologisch – Kontraktion menschlicher und tierischer Muskeln, durch die ein elektrischer Strom geflossen ist.
• Magnetisch – Wenn ein elektrischer Strom durch einen Leiter fließt und eine Magnetnadel in der Nähe platziert wird, kann dieser abweichen. Diese Aktion ist grundlegend. Erfahrungsnachweis: Batterie, Glühlampe, Verbindungskabel, Kompass.

c) Körperliche Operette „Queen Electricity“. (Anhang Nr. 1)

Jetzt präsentieren Ihnen die älteren Mädchen die Operette „Queen Electricity“. Vergessen wir nicht das russische Volkssprichwort: „Ein Märchen ist eine Lüge, aber darin steckt ein Hinweis, eine Lektion für gute Leute.“ Das heißt, Sie hören und beobachten nicht nur, sondern nehmen daraus auch bestimmte Informationen. Ihre Aufgabe besteht darin, möglichst viele physikalische Begriffe aufzuschreiben, die in der Präsentation vorkommen.

d) Ausfüllen der Tabelle „Elektrischer Strom“. (Anhang Nr. 2)

Sagen Sie mir, welches Konzept vereint alle Begriffe, die Sie aufgeschrieben haben?

Antwort: Elektrischer Strom.

Beginnen wir mit dem Ausfüllen der Tabelle „Elektrischer Strom“.

Durch das Ausfüllen der Tabelle fassen wir die in der Lektion gewonnenen Erkenntnisse zusammen und erhalten neue Informationen.

Beim Ausfüllen der Tabelle kommen wir zu dem Schluss, welche Bedingungen erforderlich sind, um elektrischen Strom zu erzeugen.

• Die erste Bedingung ist das Vorhandensein freier geladener Teilchen.
• Die zweite Bedingung ist das Vorhandensein eines elektrischen Feldes im Leiter.

e) Sicherheitsmaßnahmen beim Arbeiten mit Elektrogeräten.

Wo trifft man in der Produktionspraxis auf den Einsatz von elektrischem Strom? Antworten der Schüler.

Antwort: Bei der Arbeit mit Elektrogeräten.

Verboten.

• Gehen Sie auf dem Boden und halten Sie angeschlossene Elektrogeräte in den Händen. Besonders gefährlich ist es, auf nassem Boden barfuß zu laufen.
• Betreten Sie Schalttafeln und andere elektrische Räume.
• Fassen Sie gebrochene, freiliegende, hängende oder auf dem Boden liegende Kabel an.
• Schlagen Sie Nägel in die Wand in Bereichen, in denen sich versteckte Kabel befinden könnten. In diesem Moment ist es lebensgefährlich, an den Heizkörpern der Zentralheizung oder der Wasserversorgung geerdet zu sein.
• Bohren Sie in Wände, wo elektrische Leitungen verlegt werden könnten.
• Malen, tünchen, außen waschen oder versteckte Verkabelung unter Spannung.
• Arbeiten Sie mit eingeschalteten Elektrogeräten in der Nähe von Batterien oder Wasserleitungen.
• Arbeiten Sie mit Elektrogeräten und wechseln Sie Glühbirnen, während Sie auf dem Badezimmer stehen.
• Arbeiten Sie mit defekten Elektrogeräten.
• Reparieren Sie stromlose Elektrogeräte.

5. Zusammenfassung der Lektion

Den Gesetzen der Physik folgend schreitet die Zeit unaufhaltsam voran und unsere Lektion ist zu ihrem logischen Abschluss gekommen.

Fassen wir unsere Lektion zusammen.

Was ist Ihrer Meinung nach elektrischer Strom?

Antwort: Elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung geladener Teilchen.

Welche Bedingungen sind notwendig, um elektrischen Strom zu erzeugen?

Antwort: Die erste Bedingung ist das Vorhandensein freier geladener Teilchen.

Die zweite Bedingung ist das Vorhandensein eines elektrischen Feldes im Leiter.

6. Reflexion

7. Hausaufgaben

a) Bereiten Sie basierend auf den Erkenntnissen aus dem Lebenssicherheitsunterricht und speziellen Technologien ein Memo „Sicherheitsmaßnahmen beim Arbeiten mit Elektrogeräten“ vor und notieren Sie es in Ihrem Notizbuch.

b) Einzelaufgabe: Erstellen Sie einen Bericht über die Nutzung einer aktuellen Quelle im Alltag und in der Technik. (

Für die Existenz eines konstanten elektrischen Stroms sind die Anwesenheit freier geladener Teilchen und das Vorhandensein einer Stromquelle erforderlich. bei dem jede Art von Energie in die Energie eines elektrischen Feldes umgewandelt wird.

Aktuelle Quelle - ein Gerät, in dem jede Art von Energie in die Energie eines elektrischen Feldes umgewandelt wird. In einer Stromquelle wirken äußere Kräfte auf geladene Teilchen in einem geschlossenen Stromkreis. Die Gründe für das Auftreten äußerer Kräfte in verschiedenen Stromquellen sind unterschiedlich. Beispielsweise entstehen in Batterien und galvanischen Zellen äußere Kräfte durch das Auftreten chemischer Reaktionen, in Kraftwerksgeneratoren entstehen sie, wenn sich ein Leiter in einem Magnetfeld bewegt, in Fotozellen – wenn Licht auf Elektronen in Metallen und Halbleitern einwirkt.

Elektromotorische Kraft der Stromquelle ist das Verhältnis der Arbeit äußerer Kräfte zur Menge der positiven Ladung, die vom negativen Pol der Stromquelle auf den positiven übertragen wird.

Grundlegendes Konzept.

Aktuelle Stärke - eine skalare physikalische Größe, die dem Verhältnis der durch den Leiter fließenden Ladung zur Zeit entspricht, in der diese Ladung passiert ist.

Wo ICH - aktuelle Stärke, Q - Ladungsmenge (Strommenge), T - Laufzeit berechnen.

Stromdichte - Vektor physikalische Größe gleich dem Verhältnis der Stromstärke zur Querschnittsfläche des Leiters.

Wo J -Stromdichte, S - Querschnittsfläche des Leiters.

Die Richtung des Stromdichtevektors stimmt mit der Bewegungsrichtung positiv geladener Teilchen überein.

Stromspannung - eine skalare physikalische Größe, die dem Verhältnis der Gesamtarbeit von Coulomb und äußeren Kräften beim Bewegen einer positiven Ladung in einer Fläche zum Wert dieser Ladung entspricht.

Wo A - volle Arbeit der externen und Coulomb-Kräfte, Q - elektrische Ladung.

Elektrischer Wiederstand - eine physikalische Größe, die die elektrischen Eigenschaften eines Abschnitts eines Stromkreises charakterisiert.

Wo ρ - spezifischer Widerstand des Leiters, l - Länge des Leiterabschnitts, S - Querschnittsfläche des Leiters.

Leitfähigkeit wird als Kehrwert des Widerstands bezeichnet

Wo G - Leitfähigkeit.

Ohmsche Gesetze.

Ohmsches Gesetz für einen homogenen Abschnitt einer Kette.

Die Stromstärke in einem homogenen Abschnitt des Stromkreises ist direkt proportional zur Spannung bei konstantem Widerstand des Abschnitts und umgekehrt proportional zum Widerstand des Abschnitts bei konstanter Spannung.

Wo U - Spannung in der Umgebung, R - Widerstand des Gebiets.

Ohmsches Gesetz für einen beliebigen Abschnitt eines Stromkreises, der eine Gleichstromquelle enthält.

Wo φ 1 - φ 2 + ε = U Spannung an einem bestimmten Abschnitt des Stromkreises,R - elektrischer Widerstand eines bestimmten Abschnitts des Stromkreises.

Ohmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis.

Die Stromstärke in einem vollständigen Stromkreis ist gleich dem Verhältnis der elektromotorischen Kraft der Quelle zur Summe der Widerstände der äußeren und inneren Abschnitte des Stromkreises.

Wo R - elektrischer Widerstand des äußeren Teils des Stromkreises, R - elektrischer Widerstand des inneren Abschnitts des Stromkreises.

Kurzschluss.

Aus dem Ohmschen Gesetz für einen vollständigen Stromkreis folgt, dass die Stromstärke in einem Stromkreis mit einer gegebenen Stromquelle nur vom Widerstand des externen Stromkreises abhängt R.

Wenn ein Leiter mit Widerstand an die Pole einer Stromquelle angeschlossen wird R<< R, dann bestimmen nur die EMK der Stromquelle und ihr Widerstand den Wert des Stroms im Stromkreis. Dieser Stromwert stellt den Grenzwert für eine bestimmte Stromquelle dar und wird Kurzschlussstrom genannt.

Elektromotorische Kraft. Jede Stromquelle zeichnet sich durch elektromotorische Kraft oder kurz EMF aus. Auf einer runden Taschenlampenbatterie steht also: 1,5 V. Was bedeutet das? Verbinden Sie zwei Metallkugeln mit entgegengesetzten Ladungen mit einem Leiter. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes dieser Ladungen entsteht im Leiter ein elektrischer Strom ( Abb.15.7). Aber dieser Strom wird nur sehr kurzlebig sein. Die Ladungen neutralisieren sich schnell gegenseitig, die Potentiale der Kugeln gleichen sich an und das elektrische Feld verschwindet.

Äußere Kräfte. Damit der Strom konstant ist, muss eine konstante Spannung zwischen den Kugeln aufrechterhalten werden. Hierzu benötigen Sie ein Gerät ( aktuelle Quelle), wodurch Ladungen von einer Kugel zur anderen in der entgegengesetzten Richtung zur Richtung der Kräfte bewegt würden, die vom elektrischen Feld der Kugeln auf diese Ladungen einwirken. In einem solchen Gerät müssen zusätzlich zu elektrischen Kräften Kräfte nichtelektrostatischen Ursprungs auf Ladungen einwirken ( Abb.15.8). Das elektrische Feld geladener Teilchen allein ( Coulomb Feld) ist nicht in der Lage, einen konstanten Strom im Stromkreis aufrechtzuerhalten.

Alle Kräfte, die auf elektrisch geladene Teilchen wirken, mit Ausnahme von Kräften elektrostatischen Ursprungs (d. h. Coulomb-Kräfte), werden aufgerufen durch äußere Kräfte. Die Schlussfolgerung über die Notwendigkeit äußerer Kräfte zur Aufrechterhaltung eines konstanten Stroms im Stromkreis wird noch deutlicher, wenn wir uns dem Energieerhaltungssatz zuwenden. Das elektrostatische Feld ist potentiell. Die Arbeit, die dieses Feld verrichtet, wenn sich geladene Teilchen darin entlang eines geschlossenen Stromkreises bewegen, ist Null. Der Stromdurchgang durch die Leiter geht mit der Freisetzung von Energie einher – der Leiter erwärmt sich. Daher muss es im Stromkreis eine Energiequelle geben, die den Stromkreis mit Energie versorgt. Zusätzlich zu den Coulomb-Kräften müssen in ihm auch fremde, nicht potentielle Kräfte wirken. Die Arbeit dieser Kräfte entlang eines geschlossenen Kreises muss von Null verschieden sein. Während diese Kräfte Arbeit verrichten, nehmen geladene Teilchen in der Stromquelle Energie auf und geben sie dann an die Leiter des Stromkreises ab. Kräfte Dritter setzen geladene Teilchen in allen Stromquellen in Bewegung: in Generatoren von Kraftwerken, in galvanischen Zellen, Batterien usw. Beim Schließen eines Stromkreises entsteht in allen Leitern des Stromkreises ein elektrisches Feld. Innerhalb der Stromquelle bewegen sich Ladungen unter dem Einfluss von äußere Kräfte gegen Coulomb-Kräfte(Elektronen von einer positiv geladenen Elektrode zu einer negativen), und in einem externen Stromkreis werden sie durch ein elektrisches Feld angetrieben (siehe. Abb.15.8). Die Natur äußerer Kräfte. Die Art der äußeren Kräfte kann vielfältig sein. In Kraftwerksgeneratoren sind Fremdkräfte Kräfte, die von einem Magnetfeld auf Elektronen in einem bewegten Leiter wirken. In einer galvanischen Zelle, beispielsweise einer Volta-Zelle, wirken chemische Kräfte. Die Volta-Zelle besteht aus Zink- und Kupferelektroden, die in einer Schwefelsäurelösung angeordnet sind. Durch chemische Kräfte löst sich das Zink in der Säure auf. Positiv geladene Zinkionen gelangen in die Lösung und die Zinkelektrode selbst wird negativ geladen. (Kupfer löst sich in Schwefelsäure nur sehr wenig.) Zwischen den Zink- und Kupferelektroden entsteht eine Potentialdifferenz, die den Strom in einem geschlossenen Stromkreis bestimmt. Elektromotorische Kraft. Die Einwirkung äußerer Kräfte wird durch eine wichtige physikalische Größe namens charakterisiert elektromotorische Kraft(abgekürzt EMF). Die elektromotorische Kraft einer Stromquelle ist gleich dem Verhältnis der Arbeit, die äußere Kräfte beim Bewegen einer Ladung entlang eines geschlossenen Stromkreises verrichten, zu deren Größe Aufladung:

Die elektromotorische Kraft wird wie die Spannung in Volt ausgedrückt. Wir können auch über elektromotorische Kraft in jedem Teil des Stromkreises sprechen. Dabei handelt es sich um die spezifische Arbeit äußerer Kräfte (Arbeit zur Bewegung einer einzelnen Ladung), nicht im gesamten Kreislauf, sondern nur in einem bestimmten Bereich. Elektromotorische Kraft einer galvanischen Zelle ist eine Größe, die numerisch der Arbeit äußerer Kräfte entspricht, wenn eine einzelne positive Ladung innerhalb eines Elements von einem Pol zum anderen bewegt wird. Die Arbeit äußerer Kräfte kann nicht durch eine Potentialdifferenz ausgedrückt werden, da äußere Kräfte nicht potentiell sind und ihre Arbeit von der Form der Flugbahn der Ladungen abhängt. So ist beispielsweise die Arbeit äußerer Kräfte beim Bewegen einer Ladung zwischen den Anschlüssen einer Stromquelle außerhalb der Quelle selbst Null. Jetzt wissen Sie, was EMF ist. Wenn die Batterie 1,5 V anzeigt, bedeutet das, dass äußere Kräfte (in diesem Fall chemische) 1,5 J Arbeit leisten, wenn sie eine Ladung von 1 C von einem Pol der Batterie zum anderen bewegen. Gleichstrom kann in einem geschlossenen Stromkreis nicht existieren, wenn in ihm keine äußeren Kräfte wirken, d. h. es gibt keine EMF.

PARALLEL- UND REIHENVERBINDUNG VON LEITERN

Nehmen wir als Lasten (Stromverbraucher) zwei Glühlampen in den Stromkreis auf, die jeweils einen bestimmten Widerstand haben und jeweils durch einen Leiter mit gleichem Widerstand ersetzt werden können.

SERIELLE VERBINDUNG

Berechnung der Stromkreisparameter bei Reihenschaltung von Widerständen:

1. Die Stromstärke in allen in Reihe geschalteten Abschnitten des Stromkreises ist gleich 2. Die Spannung in einem Stromkreis, der aus mehreren in Reihe geschalteten Abschnitten besteht, ist gleich der Summe der Spannungen in jedem Abschnitt 3. Der Widerstand eines Stromkreises, der aus mehreren in Reihe geschalteten Abschnitten besteht, ist gleich der Summe der Widerstände jedes Abschnitts

4. Die Arbeit eines elektrischen Stroms in einem Stromkreis, der aus in Reihe geschalteten Abschnitten besteht, ist gleich der Summe der Arbeit in einzelnen Abschnitten

A = A1 + A2 5. Die Leistung des elektrischen Stroms in einem Stromkreis, der aus in Reihe geschalteten Abschnitten besteht, ist gleich der Summe der Leistungen in den einzelnen Abschnitten

PARALLELE VERBINDUNG

Berechnung der Stromkreisparameter bei Parallelschaltung von Widerständen:

1. Die Stromstärke in einem unverzweigten Abschnitt des Stromkreises ist gleich der Summe der Stromstärken in allen parallel geschalteten Abschnitten

3. Bei der Parallelschaltung von Widerständen werden die Kehrwerte der Widerstände addiert:

(R – Leiterwiderstand, 1/R – elektrische Leitfähigkeit des Leiters)

Wenn in einem Stromkreis nur zwei Widerstände parallel geschaltet sind, dann Ö:

(Bei einer Parallelschaltung ist der Gesamtwiderstand des Stromkreises kleiner als der kleinere der enthaltenen Widerstände)

4. Die Arbeit eines elektrischen Stroms in einem Stromkreis, der aus parallel geschalteten Abschnitten besteht, ist gleich der Summe der Arbeit in einzelnen Abschnitten: A=A1+A2 5. Die Leistung des elektrischen Stroms in einem Stromkreis aus parallel geschalteten Abschnitten ist gleich der Summe der Leistungen in den einzelnen Abschnitten: P=P1+P2

Für zwei Widerstände: d.h. Je größer der Widerstand, desto weniger Strom enthält er.

Das Joule-Lenz-Gesetz ist ein physikalisches Gesetz, das es uns ermöglicht, die thermische Wirkung des Stroms in einem Stromkreis gemäß diesem Gesetz zu bestimmen: , wobei I der Strom im Stromkreis, R der Widerstand und t die Zeit ist. Diese Formel wurde berechnet, indem ein Schaltkreis erstellt wurde: eine galvanische Zelle (Batterie), ein Widerstand und ein Amperemeter. Der Widerstand wurde in eine Flüssigkeit getaucht, in die ein Thermometer eingeführt und die Temperatur gemessen wurde. So leiteten sie ihr Gesetz ab und prägten sich für immer in die Geschichte ein, aber auch ohne ihre Experimente war es möglich, dasselbe Gesetz abzuleiten:

U=A/q ​​​​A=U*q=U*I*t=I^2*R*t aber trotzdem gebührt diesen Menschen Ehre und Lob.

Das Joule-Lenzsche Gesetz bestimmt die Wärmemenge, die in einem Abschnitt eines Stromkreises freigesetzt wird, der einen endlichen Widerstand hat, wenn Strom durch ihn fließt. Voraussetzung ist, dass in diesem Kettenabschnitt keine chemischen Umwandlungen stattfinden.

ARBEIT DES ELEKTRISCHEN STROMS

Die von einem elektrischen Strom geleistete Arbeit gibt an, wie viel Arbeit das elektrische Feld bei der Bewegung von Ladungen entlang eines Leiters geleistet hat.

Wenn wir zwei Formeln kennen: I = q/t ..... und ..... U = A/q, können wir eine Formel zur Berechnung der Arbeit des elektrischen Stroms ableiten: Die Arbeit eines elektrischen Stroms ist gleich dem Produkt aus Stromstärke und Spannung sowie der Zeit, in der der Strom im Stromkreis fließt.

Die SI-Einheit zur Messung der Arbeit des elektrischen Stroms ist [A] = 1 J = 1A. B. C

LERNEN SIE ES, ES WIRD NÜTZLICH SEIN! Bei der Berechnung der Arbeit des elektrischen Stroms wird häufig eine systemfremde Mehrfacharbeitseinheit des elektrischen Stroms verwendet: 1 kWh (Kilowattstunde).

1 kWh = ..........W.s = 3.600.000 J

In jeder Wohnung sind zur Abrechnung des verbrauchten Stroms spezielle Stromzähler installiert, die die Arbeit des elektrischen Stroms über einen bestimmten Zeitraum beim Einschalten verschiedener elektrischer Haushaltsgeräte anzeigen. Diese Zähler zeigen die Arbeit des elektrischen Stroms (Stromverbrauch) in „kWh“ an.

Sie müssen lernen, die Kosten für den verbrauchten Strom zu berechnen! Wir verstehen die Lösung des Problems auf Seite 122 des Lehrbuchs (Absatz 52) sorgfältig!

ELEKTRISCHE ENERGIE

Die Leistung eines elektrischen Stroms gibt die vom Strom pro Zeiteinheit geleistete Arbeit an und ist gleich dem Verhältnis der geleisteten Arbeit zur Zeit, in der diese Arbeit geleistet wurde.

(Kraft wird in der Mechanik normalerweise mit dem Buchstaben bezeichnet N, in der Elektrotechnik - der Buchstabe R) als A = IUt, dann ist die Leistung des elektrischen Stroms gleich:

oder

Einheit der elektrischen Stromstärke im SI-System:

[P] = 1 W (Watt) = 1 A. B

Kirchhoffs Gesetze – Regeln, die zeigen, wie Ströme und Spannungen in Stromkreisen zusammenhängen. Diese Regeln wurden 1845 von Gustav Kirchhoff formuliert. In der Literatur werden sie oft als Kirchhoffsche Gesetze bezeichnet, was jedoch nicht stimmt, da es sich nicht um Naturgesetze handelt, sondern aus Maxwells dritter Gleichung mit konstantem Magnetfeld abgeleitet wurden. Dennoch ist ihnen der Vorname bekannter, weshalb wir sie, wie in der Literatur üblich, Kirchhoffsche Gesetze nennen werden.

Kirchhoffs erstes Gesetz – Die Summe der an einem Knoten zusammenlaufenden Ströme ist gleich Null.

Lass es uns herausfinden. Ein Knoten ist ein Punkt, der Zweige verbindet. Ein Zweig ist ein Abschnitt einer Kette zwischen Knoten. Die Abbildung zeigt, dass der Strom i in den Knoten eintritt und die Ströme i 1 und i 2 den Knoten verlassen. Wir erstellen einen Ausdruck für das erste Kirchhoff-Gesetz und berücksichtigen dabei, dass die in den Knoten eintretenden Ströme ein Pluszeichen und die vom Knoten ausgehenden Ströme ein Minuszeichen haben i-i 1 -i 2 =0. Der Strom i scheint sich in zwei kleinere Ströme aufzuteilen und ist gleich der Summe der Ströme i 1 und i 2 i=i 1 +i 2 . Wenn aber beispielsweise der Strom i 2 in den Knoten eindringt, dann wäre der Strom I definiert als i=i 1 -i 2. Beim Zusammenstellen einer Gleichung ist es wichtig, Vorzeichen zu berücksichtigen.

Das erste Kirchhoffsche Gesetz ist eine Folge des Elektrizitätserhaltungssatzes: Die Ladung, die über einen bestimmten Zeitraum an einem Knoten ankommt, ist gleich der Ladung, die den Knoten über denselben Zeitraum verlässt, d. h. Die elektrische Ladung im Knoten sammelt sich nicht an und verschwindet nicht.

Kirchhoffs zweites Gesetz – Die algebraische Summe der in einem geschlossenen Stromkreis wirkenden EMK ist gleich der algebraischen Summe der Spannungsabfälle in diesem Stromkreis.

Die Spannung wird als Produkt aus Strom und Widerstand ausgedrückt (gemäß dem Ohmschen Gesetz).

Auch dieses Gesetz hat seine eigenen Anwendungsregeln. Zunächst müssen Sie mit einem Pfeil die Durchlaufrichtung der Kontur festlegen. Summieren Sie dann die EMK und die Spannung entsprechend, wobei Sie ein Pluszeichen verwenden, wenn der Wert mit der Richtung des Bypasses übereinstimmt, und ein Minuszeichen, wenn er nicht übereinstimmt. Erstellen wir für unser Schema eine Gleichung nach dem zweiten Kirchhoffschen Gesetz. Wir schauen auf unseren Pfeil, E 2 und E 3 stimmen in der Richtung mit ihm überein, was ein Pluszeichen bedeutet, und E 1 ist in die entgegengesetzte Richtung gerichtet, was ein Minuszeichen bedeutet. Schauen wir uns nun die Spannungen an, der Strom I 1 fällt in Pfeilrichtung zusammen und die Ströme I 2 und I 3 sind in die entgegengesetzte Richtung gerichtet. Somit:

-E 1 +E 2 +E 3 =Ich 1 R 1 -ICH 2 R 2 -ICH 3 R 3

Basierend auf den Kirchhoffschen Gesetzen wurden Methoden zur Analyse sinusförmiger Wechselstromkreise zusammengestellt. Die Schleifenstrommethode ist eine Methode, die auf der Anwendung des zweiten Kirchhoffschen Gesetzes basiert, und die Knotenpotentialmethode, die auf der Anwendung des ersten Kirchhoffschen Gesetzes basiert.