Зависимость силы тока от напряжения носит название. Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления в цепи. Тема: Зависимость силы тока от напряжения

Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи.

Цель урока: Установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка.

Задачи урока:

• Выяснить, что сила тока в участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению, если при этом напряжение остается постоянным
• выяснить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление не меняется.
• научиться применять закон Ома для участка цепи при решении задач.
• научиться определять силу тока, напряжение по графику зависимости между этими величинами, а также сопротивление.

Оборудование: Экран, демонстрационные амперметр и вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода, демонстрационный магазин сопротивлений, ТСО, портреты ученых.

План урока

1. Организационный момент.
2. целью подготовки к восприятию нового материала.
3. Изучение нового материала.
4. Закрепление знаний, умений и навыков.
5. Домашнее задание.
6. Подведение итогов урока.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

Учитель: По словам русского поэта ХIХ века Якова Петровича Полонского,

Царство науки не знает предела –
Всюду следы ее вечных побед,
Разума слово и дело,
Сила и свет.

Эти слова по праву можно отнести к теме, которую мы сейчас изучаем - электрические явления. Они подарили нам много открытий, осветивших нашу жизнь в прямом и переносном смысле. А сколько еще неопознанного вокруг! Какое поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и любознательной натуры. Так что запускайте свой «вечный двигатель», и вперед!
Вспомним, что изучая тему «Электрические явления», вы узнали основные величины, характеризующие электрические цепи.

2. Актуализация знаний учащихся

Учитель: В начале, пожалуйста, перечислим основные величины, характеризующие электрические цепи.

Ученики: Сила тока, напряжение и сопротивление.

Учитель: А теперь, дайте небольшую характеристику каждой из этих величин, по следующему плану:

1. Название величины.
2. Что характеризует данная величина?
3. По какой формуле находится?
4. В каких единицах измеряется?
5. Каким прибором измеряется или изменяется?

Ученики:
Сила тока – характеризует электрический ток в проводнике.
– формула для нахождения силы тока, где q-заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, t-время прохождения заряда. Единица измерения – ампер. Измеряется сила тока – амперметром.
Напряжение -величина, которая характеризует электрическое поле.
– формула для нахождения напряжения, где А- работа по переносу заряда через поперечное сечение проводника, q-заряд. Единица измерения – вольт. Напряжение измеряется вольтметром.
Сопротивление характеризует сам проводник, обозначается – R, единица измерения 1Ом.

Учитель: на доске заполняем таблицу 1:

Таблица 1

Правильно, заполненная таблица 1:

Таблица 1

Учитель: Ребята, а что вы знаете об ученых, открывших силу тока, напряжение, сопротивление?

(Ученики приготовили сообщения об ученых физиках)

Ученики: Единицы измерения физических величин силы тока, напряжения и сопротивления, названы в честь ученых открывших их. Ампер, Вольт и Ом.

Андре-Мари Ампер – на его памятнике высечена надпись: «Он был также добр и также прост, как и велик». Славился своей рассеянностью. Про него рассказывали, что однажды он с сосредоточенным видом варил в воде свои часы 3 минуты, держа яйцо в руке.

Алессандро Вольта – был рыцарем почетного легиона, получил звание сенатора и графа. Наполеон не упускал случая посетить заседания Французской академии наук, где он выступал. Изобрел электрическую батарею, пышно названную «короной сосудов».

Георг Ом – немецкий физик. Опыты и теоретические доказательства были описаны им в главном труде «Гальваническая цепь, разработанная математически», вышедшем в 1827 г.

Разноуровневые задания:

Задание №1

1. Сколько ампер в 250 мА?

А) 250 А;
Б) 25 А;
В) 2,5 А;
Г) 0,25 А.

Величина, равная … называется электрическим напряжением.

А) произведению мощности на силу тока;
Б) отношению мощности к силе тока;
В) отношению работы к величине электрического заряда.

3. Начертите схему электрической цепи: источник тока, ключ, амперметр, соединительные провода, две лампочки и вольтметр, измеряющий напряжение на одной из лампочек.

Ответ: (1 – Г; 2 – В; 3 – Рис.1)

Задание №2

1. Сколько киловольт в 750 В?

А) 750000 кВ;
Б) 0,75 кВ;
В) 75 кВ;
Г) 7,5 кВ.

2. Вставьте пропущенное определение:

Величина, равная … называется силой тока.

А) отношению работы к величине электрического заряда;
Б) отношению электрического заряда ко времени;
В) произведению работы на время.

3. Начертите схему электрической цепи: источник тока, ключ, амперметр, соединительные провода, две лампочки и вольтметр, измеряющий напряжение на двух лампочках.

Ответ: (1 – Б; 2 – Б; 3 – Рис.2)

3. Изучение нового материала

Учитель: На прошлых уроках ребята, мы изучали силу тока, напряжение и сопротивление в отдельности. Сегодня мы перед собой поставили цель: раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи. Выясним, как зависит сила тока от сопротивления, если напряжение остается постоянным.
Обратимся к опыту:

1. Соберем цепь, состоящую: источника тока, амперметра, вольтметра, проводников сопротивлением 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом.

2. В цепь по очереди включаем проводники, обладающие различным сопротивлением. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. Силу тока в цепи измеряем амперметром.

Результаты измерений поместим в таблицу 2:

Таблица 2

Учитель: Что вы наблюдали?

Ученики: С увеличением сопротивления сила тока уменьшается.

Учитель: Какой вывод можно сделать из этого?

Ученики: Сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Учитель: Выясним, как зависит сила тока от напряжения, если при этом сопротивление не меняется. Обратимся к опыту:

1. Соберем цепь, состоящую из источника тока - аккумулятора, амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединенного к спирали вольтметра.

2. Присоединяем к первому аккумулятору второй, затем третий такой же, замыкаем цепь и отмечаем показание приборов при каждом подключении дополнительного аккумулятора.

Результаты измерений поместим в таблицу 3:

Таблица 3

Учитель: Что вы наблюдали?

Ученики: При увеличении напряжения в два раза, сила тока увеличилась вдвое. При трех аккумуляторах напряжение на спирали увеличилось втрое, во столько же раз увеличилась сила тока.

Учитель: Какой вывод из этого можно сделать?

Ученики: Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Учитель: Используя результаты опытов, и выводы сделанные из них, установим зависимость силы тока, напряжения и сопротивления.

Такая запись носит название закона Ома для участка цепи.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Учитель:

Историческая справка: Этот закон открыл немецкий физик Георг Ом в 1827 году. Французские школьники изучают этот закон под именем Пуйе - французского физика, установившего этот же закон, но спустя 10 лет.
Учитель: Для того, чтобы вам было легче запомнить формулу закона Ома можно воспользоваться следующим способом её записи. (рис. 3)

; ; U = I * R

Физическая пауза

Учитель: Прежде чем приступить к решению задач проведем физическую паузу. Представим, что мы с вами пассажиры автобуса…

• автобус резко трогается с места – ученики должны наклониться назад.
• автобус тормозит – отклонится вперед.
• автобус поворачивает направо – наклоняются влево.
• автобус поворачивает налево – наклоняются вправо.

Учитель: Какое физическое явление вы изображали?

Ученики: Инерция – явление сохранения скорости тела, когда на это тело не действуют внешние силы.

4. Закрепление умений и навыков

Используя закон Ома для участка цепи, решим задачу.

Задача 1.

Напряжение на зажимах электрического утюга 220 В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в нагревательном элементе?

Ученики: 2 Ом < 4 Ом, значит RA < RB , сопротивление проводника А меньше, чем сопротивление проводника В.

5. Домашнее задание: п.42–44, упр.19 № 3,4

6. Подведение итогов урока, оценки работы учащихся

Учитель: Молодцы ребята, очень хорошо потрудились, хорошо решали задачи, внимательно слушали и принимали активное участие в выводе закона Ома. Как для каждого прошел урок, мы сейчас увидим по результатам самодиагностики.

Самодиагностика (учащиеся поднимают одну из трех карточек, лежащих у них на парте).

• Красная карточка – удовлетворен уроком, урок полезен для меня, я работал и получил заслуженную оценку; я понимал все, о чем говорилось.
• Желтая карточка – урок был интересен, я отвечал с места, сумел выполнить ряд заданий. Мне на уроке достаточно комфортно.
• Зеленая карточка – пользы от урока я получил мало, я не очень понимал, о чем идет речь, к ответу на уроке я был не готов.

Опишем схему проведения экспериментов Георга Ома. В электрическую цепь он подключал проводник, на котором с помощью вольтметра и амперметра измерялись напряжение и сила тока соответственно, ключ и источник тока (рис. 2). Обратим внимание на то, что в цепи подключено несколько источников тока, и изменение их количества позволяет пронаблюдать за изменением силы тока в цепи в зависимости от напряжения.

Рис. 2. Схема экспериментов Г. Ома

В результате измерений прослеживается зависимость , где напряжение измеряется на зажимах AB, т. е. на проводнике.

Для того чтобы пронаблюдать зависимость силы тока от сопротивления, в той же цепи теперь следует не менять количество источников тока, а менять проводники, т. е. сопротивление цепи. Георг Ом поступил следующим образом: вместо одного проводника он подключил другой с вдвое большей длиной, т. е. с вдвое большим сопротивлением (почему это так, вы узнаете на следующем уроке). Аналогично он подключал и проводники с другими длинами и получил зависимость такого вида: . Т. е. при увеличении сопротивления проводника сила тока в нем уменьшается.

На графике зависимость силы тока в проводнике от сопротивления выглядит следующим образом (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость силы тока в проводнике от сопротивления

Такая зависимость называется обратно пропорциональной. Эту зависимость Ому пришлось достаточно долго получать, но именно это и привело его к выводу важнейшего закона электродинамики - закону Ома для участка цепи. Собрав вместе те две зависимости, которые мы показали выше, Ом и пришел к своему закону.

Закон Ома для участка цепи : сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению:

Замечание . Этот закон лежит в основе науки под названием электротехника.

Т. к. напряжение в законе рассматривается на концах проводника и учитывается сопротивление самого проводника, то закон применим именно к участку цепи, т. е. к какой-либо его части.

Обозначения:

Напряжение, В;

Сила тока, А;

Сопротивление, Ом.

При работе с законом Ома следует понимать, что он выполним отдельно для каждого рассматриваемого участка цепи с различными значениями входящих в него параметров.

На следующем уроке речь пойдет о том, от каких параметров зависит сопротивление проводника.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. School.xvatit.com ().
2. Fiz.1september.ru ().
3. Youtube.com ().

Домашнее задание

1. Стр. 102: вопросы № 1-7, упражнение № 19. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

2. Вычислите силу тока в резисторе, сопротивление которого - 1200 Ом, а напряжение - 36 В.

3. Каким образом изменится сила тока в цепи, если количество последовательно соединенных источников тока в ней увеличить втрое, а подключенный к ней проводник укоротить вдвое? Кроме проводника и источников тока в цепи элементов нет.

4. * Соберите с помощью родителей или учителя схему, аналогичную той, с помощью которой Георг Ом получил свой известный закон. Проведите серию экспериментов, доказывающую справедливость закона Ома для участка цепи. Оцените погрешности измерений и результаты обсудите с учителем.

МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района Липецкой области

Урок физики в 8 классе по теме:

По учебнику

Пёрышкина А. В. Физика. 8 кл.

Разработчик: Трубицина М. А.

учитель физики МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района

Липецкой области.

Слайд№1

Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление.

Слайд№2

Цели урока:

Установить зависимости между напряжением и силой тока в цепи;

Уяснить понятие электрического сопротивления;

Установить способ определения электрического сопротивления с помощью амперметра и вольтметра;

Определить единицу измерения электрического сопротивления;

Выяснить природу эл. сопротивления;

Установить зависимость сопротивления от свойств проводника.

Оборудование

для демонстрационного опыта:

демонстрационные амперметр и вольтметр, ключ, соединительные провода, прибор для демонстрации электролиза, выпрямитель.

для фронтального опыта:

реостаты, амперметры, вольтметры, резисторы на 1,2,4 Ом, ключи, соединительные провода.

Ход урока

1, Вступительное слово.

В своей жизни мы широко используем действия электрического тока. Какие действия эл.тока вы знаете?

Мы уже не мыслим свое существование без электрического тока. Поэтому так важно знать все об этом явлении. Как возникает? От чего зависит? Что на него оказывает влияние?

Вы уже познакомились с электрическим напряжением. А сегодня вам предстоит рассмотреть еще одно явление, связанное с прохождением эл. тока по проводникам.

2. Актуализация знаний(повторение)

Для этого нам необходимо кратко повторить основные понятия, связанные с эл. током.

Слайд №3

Закончите, пожалуйста фразу :

1. Эл ток это…

2. Сила тока, это…

3. Сила тока измеряется…

4. Амперметр включается в цепь… с учетом…(показывают)

7. Вольтметр включается в цепь… с учетом…

10. Реостат-это прибор для…(показывают)

3. Изучение нового материала.

Прекрасно, вы готовы к знакомству с новым явлением, влияющим на силу тока в проводнике

Слайд №4

1. Соберите эл. цепь по схеме, выведенной на экране. Давайте назовем ее основные элементы и найдем их на своих столах. Вольтметр не случайно выделен другим цветом. Вы его подключите к резистору после сборки. Обратите внимание на памятку по технике безопасности.
2. Вы готовы? Давайте проанализируем результаты ваших экспериментов.

Каков характер зависимости между U и I?

Чему равен коэффициент пропорциональности между Uи I?

Слайд №5

Сверьте ваши результаты с рисунком на слайде. Менялась ли в ваших опытах сила тока? А коэффициент пропорциональности? Чему он был равен у вас? У вас были одинаковые амперметры, вольтметры, реостаты, в одно положение вы ставили рычажок реостата. А что было разным? Когда менялся коэффициент пропорциональности? (другой резистор). Так чье же свойство отражает коэффициент пропорциональности? (свойство резистора). Как только мы увеличивали силу тока на участке цепи, где был резистор, как тут же на этом участке возрастало напряжение. Что характеризует напряжение? (работу эл. поля) Чем больше сила тока на участке цепи, тем большую работу приходиться совершать при перемещении зарядов на этом участке. Как будто в проводнике (резисторе) что-то противодействует прохождению эл. тока. И противодействие это математически выражалось в коэффициенте пропорциональности между напряжением и силой тока. Так какое свойство проводника мы сегодня обнаружили? (свойство противодействовать прохождению эл. тока). Это свойство назвали электрическим сопротивлением проводника. Обозначать эл. сопротивление мы будем буквой R.

Слайд №6(а)

А теперь может быть кто-то сразу предложит формулу для расчета R?

После ответа –

Слайд №6(б)

Чтобы пользоваться этой формулой необходимо измерить силу тока и напряжение вольтметром и амперметром.

Подведем итог нашего эксперимента.

1. Какая связь на участке цепи между силой тока и напряжением?
2. Какое новое свойство проводников мы обнаружили?
3. Как можно определить R?

Слайд №7

С помощью последней формулы можно сразу ввести единицу измерения электрического сопротивления. Эта единица получила название Ом.

Слайд №8

4)Ну а теперь постараемся установить причины возникновения эл. сопротивления.

Слайд №9

Посмотрите на экран. Перед вами внутреннее строение металлического проводника, его кристаллическая решетка. Какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки? Какие частицы свободно и беспорядочно перемещаются между узлами кристаллической решетки? Что еще необходимо, чтобы возник эл. ток? Как вы думаете, при своем направленном движении электроны взаимодействуют с атом-ионами? Как? Почему?

А между собой электроны будут взаимодействовать? Как? Почему?

Повлияют ли эти взаимодействия на скорость и направление движения электронов? Как?

Скажется ли это на величине силы тока в проводнике? Как?

Так в чем же причина противодействия проводника прохождению эл. тока?

Слайд №10 (запишем)

5)Нам осталось выяснить, какие еще характеристики проводника определяют его эл. сопротивление.

Проведем небольшой эксперимент. В качестве проводника возьмем теперь жидкий проводник (электролит). Какие частицы являются носителями тока в электролитах? Будут ли они взаимодействовать друг с другом?

Взаимодействие ионов друг с другом обуславливает сопротивление электролита. Из опыта делаем заключение:

R зависит от природы проводника

R увеличивается с увеличением длины проводника

R увеличивается с уменьшением площади поперечного сечения проводника

Слайд № 11

Так какие же свойства проводника влияют на его электрическое сопротивление?

Слайд № 12

6) А является ли проводником человеческое тело?

Значит ток, проходя по телу, может поражать жизненно важные органы и даже вызывать смерть человека.

Слайд № 13

Тяжесть поражения эл. током зависит от эл. сопротивления человеческого тела, которое принимается равным 1000 Ом. но разные участки тела человека обладают разным сопротивлением. На сопротивление влияет состояние человека, наличие алкоголя в крови, потоотделение, загрязнение, порезы, которые понижают сопротивление тела эл. току. более того, на теле есть акупунктурные точки…

7)Подведем итоги урока

Слайд № 14

8)Откройте дневники, запишите домашнее задание

9) Отметки за урок

Слайд № 15

10) А теперь подумаем вместе

Слайд № 16

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление. Тема урока

Цели урока: установить зависимость между напряжением и силой тока в цепи; уяснить понятие электрического сопротивления проводника; установить способ определения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра; определить единицу измерения электрического сопротивления; выяснить природу электрического сопротивления; установить зависимость сопротивления от свойств проводника.

Повторение: Электрический ток – это… Сила тока характеризует… Сила тока измеряется … Амперметр включается в цепь… с учетом … Напряжение - это… Напряжение измеряется… Вольтметр включается в цепь… с учетом… Напряжение измеряется в … Напряжение в сети 220 В. Это значит… Реостат – это прибор для…

Задание Соберите электрическую цепь по схеме: Передвигая рычажок реостата, каждый раз снимайте показания амперметра и вольтметра и заносите их в таблицу результатов. (Сделайте три измерения.) Постройте график зависимости между напряжением и силой тока на резисторе. Определите коэффициент пропорциональности между силой тока и напряжением. Помните! Источник питания подключается в последнюю очередь. Все изменения в цепи производят при разомкнутом ключе. Начинать работу можно только с разрешения учителя. А V + + + - - - . .

U, B I, A k=4 k=2 k=1

Формула для расчета электрического сопротивления R=U/I R – электрическое сопротивление проводника

Вывод: на участке цепи U~I ; проводники обладают электрическим сопротивлением; сопротивление можно определить с помощью амперметра и вольтметра по формуле: R=U/I .

За единицу сопротивления принимают 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А. Георг Ом (1787-1854)

Причины электрического сопротивления: + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Причина электрического сопротивления проводника – взаимодействие электронов проводимости с атом-ионами кристаллической решетки и друг с другом.

Зависимость электрического сопротивления R от длины проводника l и площади поперечного сечения S . Чем > l , тем I Чем

Влияние свойств проводника на электрическое сопротивление. R зависит от природы проводника. R~l (длине проводника). R~1/S (площади сечения проводника).

Действие электрического тока на человека. Сила тока, мА Характер восприятий Переменный ток (50 Гц) Постоянный ток 0,6-0,15 Начало ощущения, легкое покалывание и дрожание пальцев рук. Не ощущается. 2-3 Сильное дрожание пальцев рук. Не ощущается 5-10 Ощущение боли, судороги рук. Зуд, ощущение нагрева. 12-15 Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах и кистях рук. Состояние терпимо 5-10 с. Усиление нагрева. 20-25 Руки сразу парализуются, и оторвать их от электродов невозможно. Затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с. Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. 50-80 Паралич дыхания. Нарушение сердечной деятельности. Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания. 90-110 Паралич дыхания. При длительности 3 с и более наступает паралич сердца. Смерть. Паралич дыхания.

Итоги урока: Любой проводник обладает электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление определяется только свойствами самого проводника и не зависит от силы тока и напряжения в цепи. Тяжесть поражения человека электрическим током зависит не только от характера тока, но и от сопротивления человеческого тела, которое может меняться.

Домашнее задание: §§ 42 – 43, упр. 17 (2), упр. 18(1,2)

Подумаем вместе! Проволоку немного растянули. Изменилось ли ее сопротивление и как? Кусок проволоки согнули пополам и скрутили. Изменилось ли ее сопротивление? Как? Во сколько раз?

В электротехнике для описания процессов, протекающих внутри электрических цепей, используются термины «ток», «напряжение» и «сопротивление». Каждый из них имеет собственное назначение со специфическими характеристиками.

Рассмотрим и подведем выводы о каждом из терминах.

Электрический ток

Слово используется для характеристики движения заряженных частиц (электроны, дырки, катионы и анионы) через определенную среду вещества. Направление и количество носителей заряда определяет тип и силу тока.

Основные характеристики тока, влияющие на его практическое применение

Обязательным требованием для протекания зарядов является наличие цепи или, другим словами, замкнутого контура, создающего условия для их передвижения. Если внутри движущихся частиц образуется разрыв, то их направленное перемещение сразу прекращается.

На этом принципе работают все выключатели и защиты, используемые в электрике. Они создают разделение подвижными контактами токопроводящих частей между собой и этим действием прерывают протекание электрического тока, отключая прибор.

В энергетике наибольшее распространение получил метод создания электрического тока за счет передвижения электронов внутри металлов, изготовленных в виде проводов, шин или других токопроводящих частей.

Кроме этого способа также используется создание тока внутри:

1. газов и жидкостей-электролитов за счет движения электронов или катионов и анионов - ионов с положительными и отрицательными знаками заряда;

2. среды из вакуума, воздуха и газов при условии передвижения электронов, вызванного явлением термоэлектронной эмиссии;

3. полупроводниковых материалов вследствие перемещения электронов и дырок.

Электрический ток может возникнуть при:

приложении к заряженным частицам внешней разности электрических потенциалов;

нагреве проводников, не являющихся в данный момент сверхпроводниками;

протекании химических реакций, связанных с выделением новых веществ;

воздействии приложенного на проводник магнитного поля.

Форма сигнала электрического тока может быть:

1. постоянной в виде прямой линии на временно́м графике;

2. переменной синусоидальной гармоникой, хорошо описываемой основными тригонометрическими соотношениями;

3. меандром, грубо напоминающим синусоиду, но с резкими, ярко выраженными углами, которые в отдельных случаях могут быть хорошо сглажены;

4. пульсирующей, когда направление остается одним и тем же без изменения, а амплитуда колеблется периодически от нулевого до максимального значения по вполне определенному закону.

Формы тока

Электрический ток может совершать полезную для человека работу, когда он:

преобразуется в световое излучение;

создает нагрев тепловых элементов;

совершает механическую работу за счет притяжения или отталкивания подвижных якорей либо вращения роторов с приводами, закрепленных в подшипниках;

формирует электромагнитное излучение и в некоторых других случаях.

При прохождении электрического тока по проводам может создаваться вред , вызываемый:

излишним нагревом токонесущих цепей и контактов;

образованием вихревых токов в магнитопроводах электрических машин;

излучением электроэнергии электромагнитными волнами в окружающую среду и некоторыми подобными явлениями.

Конструкторы электрических приборов и разработчики различных схем учитывают перечисленные возможности электрического тока в своих устройствах. Например, вредное воздействие вихревых токов в трансформаторах, двигателях и генераторах уменьшается за счет шихтовки сердечников, используемых для пропускания магнитных потоков. В то же время вихревой ток успешно применяют для разогрева среды внутри электрических печей и микроволновок, работающих на индукционном принципе.

Электрический ток, в зависимости от своей величины, способен совершать различную работу. Для количественной оценки его возможностей принята величина, называемая силой тока. Ее размерностью в международной системе измерений является 1 ампер. Для обозначения силы тока в технической литературе принят индекс «I».

Электрическое напряжение

Этот термин используется как характеристика физической величины, выражающей затраченную работу по переносу пробного единичного электрического заряда из одной точки в другую без изменения характеров размещения остальных зарядов на действующих источниках полей.

Поскольку начальная и конечная точки обладают различными потенциалами энергии, то работа на перемещение заряда, или напряжение, совпадает с соотношением разности этих потенциалов.

В зависимости от протекающих токов используются различные термины и способы вычисления напряжения. Оно может быть:

1. постоянным - в цепях электростатики и постоянного тока;

2. переменным - в схемах с переменными и синусоидальными токами.

Для второго случая используются такие дополнительные характеристики и разновидности напряжения, как:

амплитуда - наибольшее отклонение от нулевого положения оси абсцисс;

мгновенная величина, которая выражается в конкретный момент времени;

действующее, эффективное или, называемое по-другому, среднеквадратичное значение, определяемое по совершаемой активной работе одного полупериода;

средневыпрямленное, рассчитываемое по модулю выпрямленного значения одного периода гармоники.

Характеристики переменного напряжения

Для количественной оценки напряжения введена международная единица 1 вольт, а ее обозначением стал символ «U».

При транспортировке электрической энергии по проводам воздушных линий конструкция опор и их габариты зависят от значения используемого напряжения. Его величину между проводами фаз называют линейной, а относительно каждого провода и землей - фазной.

Электрическое сопротивление

Термин применяется для характеристики свойств вещества ослаблять прохождение через него электрического тока. При этом могут выбираться разные среды, изменяться температура вещества или его габариты.

У цепей постоянного тока сопротивление совершает активную работу, поэтому его называют активным. Оно для любого участка прямо пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально - проходящему току.

В цепях переменного тока введены понятия:

импеданса;

волнового сопротивления.

Электрический импеданс по-другому называют комплексным или полным сопротивлением с составляющими частями:

активной;

реактивной.

Реактивное сопротивление, в свою очередь, может быть:

емкостным;

индуктивным.

Соотношения между составляющими импеданса описываются треугольником сопротивлений.

Величиной сопротивления принята международная единица измерения в 1 Ом.

Взаимосвязь тока, напряжения, сопротивления

Классическим примеров выражения соотношений между этими характеристиками является сравнение с гидравлической схемой, в которой сила движения потока жизни (аналог - величина тока) зависит от значения приложенной к поршню силы (созданного напряжения) и характера магистралей потока, выполненных сужениями (сопротивлением).

Ток, напряжение и сопротивление

Математические закономерности, описывающие взаимосвязь электрического сопротивления, тока и напряжения впервые опубликовал и запатентовал Георг Ом. Он вывел законы для полного контура электрической цепи и его участка. Подробнее смотрите здесь: Применение закона Ома на практике

Для замера основных электрических величин электроэнергии применяют амперметры, вольтметры и омметры.

Замеры тока, напряжения и сопротивления

Амперметр замеряет ток, проходящий по цепи. Поскольку на всем замкнутом участке он не изменяется, то амперметр врезают в любом месте между источником напряжения и потребителем, создавая прохождение зарядов через измерительную головку прибора.

Вольтметром измеряют напряжение на клеммах подключенного к источнику тока потребителя.

Замеры сопротивления омметром могут выполняться только на обесточенном потребителе. Это объясняется тем, что омметр выдает калиброванное напряжение и замеряет ток, проходящий по измерительной головке, который переводится в Омы за счет деления напряжения на полученное значение тока.

Любое подключение маломощного постороннего напряжения при выполнении измерения создаст дополнительные токи и исказит результат. Учитывая, что внутренние цепи омметра изготавливаются маломощными, то при ошибочных замерах сопротивления при поданном постороннем напряжении довольно часто прибор выходит из строя за счет того, что у него выгорает внутренняя схема.

Знание основных характеристик тока, напряжения, сопротивления и зависимостей между ними позволяет электрикам успешно выполнять свою работу и надежно эксплуатировать электрические системы, а допускаемые ошибки очень часто заканчиваются несчастными случаями и травмами.