Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лекция 2

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 12Следующая ⇒

 

Тема 2 ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ
Строение вещества ➨ все вещества состоят из атомов, ионов и молекул; ➨ атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов;   Различают два рода заряженных частиц в веществе: связанные заряды и свободные заряды.  
● связанные заряды ➨ заряды, входящие в состав атомов, ионов и молекул; ➨ в некоторых веществах связанные заряды можно превратить в свободные, изменяя внешние условия (например, нагревание, растворение в воде);  
● свободные заряды ➨ заряды, слабо связанные с атомными ядрами и способные свободно перемещаться по всей области вещества;  
Проводники и диэлектрики ➨ все вещества по характеру их проводимости делятся на: проводники, диэлектрики и полупроводники;
ПРОВОДНИКИ в электрическом поле   ➨ к проводникам относятся вещества, в которых имеются свободные заряды, способные двигаться упорядоченно по всему объему тела под действием электрического поля, т.е. проводить электрический ток;  
● примеры природных проводников ➨ металлы; водные растворы солей, кислот, щелочей; ионизированные газы;  
Электростатическая индукция ➨ вид электризации, при котором под действием внешнего электрического поля происходит перераспределение зарядов между частями данного тела;  
● поле внутри проводника ➨ поместим незаряженный металлический проводник в поле напряженностью ; свободные электроны начнут двигаться против направления вектора напряженности , в результате чего на концах проводника возникают заряды противоположного знака, называемые индуцированными (наведенными).   Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника, создавая собственное электрическое поле напряженностью , направленное противоположно напряженности внешнего поля.   Индуцированные заряды перемещаются до тех пор, пока напряженность собственного поля станет равной по модулю напряженности внешнего поля . По принципу суперпозиции напряженность результирующего поля внутри проводника равна векторной сумме и : = + .   Векторы и равны по модулю и противоположны по направлению, следовательно их сумма, т.е. напряженность внутри проводника, равна нулю: =0.  
ДИЭЛЕКТРИКИ в электрическом поле ➨ к диэлектрикам относятся вещества, в которых при обычных условиях (при не высоких температурах и отсутствии сильных электрических полей) нет свободных электрических зарядов, т.е. вещества не проводящие электрический ток;  
● отличие диэлектриков от проводников ➨ в диэлектриках заряженные частицы не способны двигаться по всему объему тела, а могут лишь смещаться на небольшие расстояния (порядка атомных) относительно своих постоянных положений, следовательно, электрические заряды в диэлектриках являются связанными. Такое отличие приводит к тому, что во внешнем электрическом поле диэлектрики ведут себя иначе, чем проводники – диэлектрик оказывает на поле определенное влияние.  
● примеры природных диэлектриков ➨ каучук, кварц, янтарь, газы в нормальных условиях, сухие соли.
Виды диэлектриков ➨ в зависимости от строения молекул все диэлектрики можно разделить на три группы: полярные, неполярные, сегнетоэлектрики;
❶ полярные диэлектрики ➨ диэлектрики, состоящие из полярных молекул;
● полярные молекулы ➨ молекулы имеют асимметричное строение - центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (например, вода, спирт). Они обладают электрическим моментом даже при отсутствии внешнего электрического поля. Их можно рассматривать как электрические диполи;  
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИПОЛЬ   ➨ система из двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием до точек, где наблюдается действие этих зарядов;  
●плечо диполя ➨ вектор, направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному, численно равный расстоянию между ними.  
● электрический момент диполя   ➨ произведение модуля заряда диполя Qна плечо диполя , характеризует способность ориентации диполя во внешнем поле.
❷ неполярные диэлектрики ➨ диэлектрики, состоящие из неполярных молекул.
● неполярные молекулы ➨ имеют симметричное строение - центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают (например, парафин, азот). В отсутствии внешнего электрическогополя такие молекулы не обладают электрическим моментом. Во внешнем электрическом поле центры распределения положительных и отрицательных зарядов неполярных молекул смещаются в противоположные стороны, молекулы становятся диполями и приобретают дипольный момент.  
● поле внутри диэлектрика ➨ если диэлектрик поместить в поле напряженностью , то произойдет ориентация его диполей по полю. При увеличении напряженности внешнего поля все большее количество диполей ориентируется по полю. Поляризованный диэлектрик создает собственное электрическое поле напряженностью , направленное противоположно напряженности внешнего поля. По принципу суперпозиции, напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна векторной сумме напряженностей внешнего и собственного полей: = + Векторы и противоположны по направлению, т.е. собственное поле диэлектрика ослабляет внешнее поле:  
● относительная диэлектрическая проницаемость среды   ➨ относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз напряженность электрического поля внутри диэлектрика меньше напряженности этого поля в вакууме;
❸ сегнетоэлектрики ➨ кристаллические диэлектрики, имеющие ионную структуру (например, NaCl, KCl). Они обладают огромными значениями относительной диэлектрической проницаемости ;  
Электрическая ёмкость уединенного проводника [Ф] ➨ физическая величина, численно равная отношению заряда , сообщенного проводнику, к потенциалу , который этот заряд создает на поверхности проводника;
· взаимная электроемкость двух проводников [Ф] ➨ физическая величина, численно равная заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для того, чтобы изменить на единицу разность потенциалов () между ними;
· электроемкость уединенного шара ➨ R – радиус шара;
● единица электроёмкости 1 Фарад ➨ за единицу электроёмкости принята емкость такого проводника, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении проводнику заряда 1 Кл;  
КОНДЕНСАТОР ● плоский конденсатор ➨ система из двух разделенных диэлектриком проводников, на которых могут накапливаться заряды противоположных знаков. ➨ система из двух плоских параллельно расположенных на расстоянии d металлических пластин площадью Sкаждая, разделенных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью .
Ёмкость плоского конденсатора ➨ прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости вещества между пластинами, площади пластиныS и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами d;
● энергия плоского конденсатора q- заряд одной из пластин (U=Ed)
Конденсаторы различают: ❶ по емкости - постоянной и переменной;
❷ по форме: плоские, цилиндрические, сферические ❸ по роду диэлектрика: воздушные, слюдяные, электролитические, керамические,
● цилиндрические ➨       ➨
● сферические ➨     ➨
СОЕДИНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ➨ для получения нужной электроемкости конденсаторы соединяют друг с другом параллельно, последовательно или смешанно;  
● последовательное соединение при таком соединении на участке электрической цепи не образуется узлов ➨   общая электроемкость уменьшается   ➨ q=const ; ;  
● параллельное соединение при таком соединении одни концы конденсаторов сходятся в узел, а другие концы - в другой узел ➨   общая электроемкость увеличивается   ➨ ∆φ=const   q=q1 +q2 +…+qn ;   Cоб =С1 +С2 +…+Сn
● смешанное соединение   состоит из последовательного и параллельного соединений;   ➨ пример:     ➨ узел – точка электрической цепи, в которой имеется более двух направлений тока.
             

 



 

ЛЕКЦИЯ 3  
Тема 3 ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК  
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ➨ направленное (упорядоченное) движение электрических зарядов;    
● ток проводимости ➨ упорядоченное движение свободных электрических зарядов, происходящее в проводнике.   Токами проводимости являются: в металлах – направленное движение электронов; в жидкостях – ионов; в газах – электронов и ионов;    
● условия возникновения и существования электрического тока проводимости ➨ ❶ наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно; ❷ наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на совершение работы по упорядоченному перемещению зарядов;    
● направление тока   ➨ за направление тока принимают направленное движение положительно заряженных частиц; ➨ вметаллах ток направлен против движения электронов; ➨ в жидкостях и газах упорядоченное движение электрических зарядов может происходить как в направлении тока, так и в противоположном направлении;  
СИЛА ТОКА   [A]   ➨ скалярная физическая величина, численно равная отношению заряда , проходящего через поперечное сечение проводника ко времени прохождения заряда;    
● постоянный ток     ➨ электрический ток, сила и направление которого сохраняются с течением времени неизменными;  
● плотность тока   ➨ векторная величина, модуль которой равен отношению силы тока в проводнике к площади поперечного сечения этого проводника;    
НАПРЯЖЕНИЕ на участке цепи     [B]   ➨ физическая величина, численно равная суммарной работе, совершаемой кулоновскими и сторонними силами при перемещении по участку единичного положительного заряда;    
➨ для неоднородного участка цепи;    
➨ для однородного участка цепи (при );  
   
Носители свободных электрических зарядов  
● В МЕТАЛЛАХ ➨ в металлах электрический ток представляет собой направленное движение свободных электронов под действием электрического поля. Свободные электроны образуются за счет отщепления от атомов валентных электронов. Под действием электрического поля электроны участвуютодновременно в двух движениях: хаотическом тепловом и направленном под действием поля. Скорость направленного движения мала, но переход к нему происходит быстро ().   Направленному движению свободных электронов препятствуют ионы, колеблющиеся в узлах кристалллической решетки металла. Это приводит к появлению сопротивления прохождению электрического тока. При увеличении температуры металла амплитуда колебаний ионов возрастает, что приводит к увеличению сопротивления проводника;  
● В ЖИДКОСТЯХ ➨ упорядоченное перемещение положительных и отрицательных ионов под действием созданного в жидкости электрического поля;    
▪ электролитическая диссоциация     ➨ процесс распада молекул солей, кислот, щелочей на положительные и отрицательные ионы в результате растворения в воде, например, соль: кислота: щелочь:  
▪ электролиты   ➨ водные растворы солей, кислот, щелочей, а так же расплавы некоторых солей и оснований, проводящие электрический ток посредством ионов;  
▪ электролиз ➨ процесс выделения вещества на электродах при прохождении тока через электролит;      
▪ закон электролиза (закон Фарадея)   ➨ масса вещества, выделившегося при электролизе на каждом из электродов, прямо пропорциональна величине заряда , прошедшего через электролит; k– электрохимический эквивалент вещества (табл. значение);    
● В ГАЗАХ ➨ направленное движение свободных электронов и ионов; при нормальных условиях газы – диэлектрики; они становятся проводниками после ионизации;    
▪ ионизация ➨ процесс образования ионов путем отделения электронов от молекул газа. Нейтральная молекула теряет электроны, превращаясь в положительный ион; захватывает электроны, превращаясь в отрицательный ион;    
▪ ионизатор ➨ ионизация газа происходит в результате воздействия на газ внешнего ионизатора: сильного нагревания, облучения рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами, бомбардировкой электронами;    
▪ рекомбинация ➨ самопроизвольный процесс, обратный ионизации; ➨если процесс рекомбинации преобладает над процессом ионизации, то проводимость газа быстро уменьшается до нуля;    
● газовый разряд ➨ электрический ток в газе, представляющий собой противоположно направленные потоки отрицательных и положительных ионов; ➨для газового разряда необходимы два условия: u ионизированная газовая среда;   v электрическое поле (разность потенциалов, приложенная к некоторому объему газа, заключенного в сосуд);    
▪ самостоятельный разряд (искровой, тлеющий, дуговой, коронный) ➨ газовый разряд, не требующий для своего поддержания воздействия внешнего ионизатора. Ионизация газа при самостоятельном разряде инициируется и поддерживается внешним электрическим полем.    
▪ несамостоятельный разряд ➨ газовый разряд, возникающий под действием внешнего ионизатора и прекращающийся после его удаления.    
● плазма ➨ четвертое состояние вещества – представляет собой полностью или частично ионизированный газ, в котором концентрации положительных и отрицательных зарядов равны. В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества Вселенной: звезды, галактические туманности и межзвездная среда.    
СОПРОТИВЛЕНИЕ проводника   [Ом]   ➨ величина, прямо пропорциональная длине проводника и обратно пропорциональная площади поперечного сечения проводника.  
● проводимость   [Ом-1]   ➨ физическая величина, обратная сопротивлению проводника;  
● единица сопротивления 1 Ом ➨ проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В, сила тока в нем 1 А;    
● удельное сопротивление проводника   [Ом·м] ➨ физическая величина, численно равная сопротивлению проводника длиной 1 м и поперечным сечением 1 м2;   ➨ величина, характеризующая зависимость изменения сопротивления проводника от материала, из которого он изготовлен;    
● температурный коэффициент сопротивления   [град-1] ➨ показывает, на какую часть первоначального сопротивления изменяется сопротивление этого проводника при нагревании от 00 до 10 С;   ➨ величина, характеризующая зависимость изменения сопротивления проводника от температуры:      
▪ металлы         ➨ сопротивление всех металлов при нагревании возрастает.    
▪ растворы солей, кислой, щелочей, уголь   ➨ сопротивление растворов солей, кислот, щелочей, а так же угля при нагревании уменьшается. ;   - удельное сопротивление при 00С;  
● сверхпроводимость ➨ явление, при котором сопротивление некоторых чистых металлов (олово, алюминий, свинец, ртуть) падает до нуля при температурах, близких к абсолютному нулю.      
  ЛЕКЦИЯ 4  
ЗАКОН ОМА для участка цепи   ➨ сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению участка.  
СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ ➨ для получения необходимого сопротивления в цепи проводники соединяют последовательно и параллельно.    
● последовательное соединение   такое соединение, при котором не образуется узлов ➨     I=const U = U1 + U2 +…+ UN ; R=R1+R2+…+RN  
● параллельное соединение   такое соединение, при котором есть точка, где ток расходится, и есть точка, где эти токи сходятся ➨     U=const I = I1 + I2 +…+ IN ; ;  
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА Э Д С   [В] ➨ электродвижущая сила равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль всей замкнутой цепи к величине этого заряда.  
ИСТОЧНИКИ ТОКА ➨ устройства, обеспечивающие возникновение сторонних сил и поддерживающие постоянную разность потенциалов на своих полюсах;  
● виды источников тока ➨ батареи элементов, аккумуляторы, генераторы – в них создается запас энергии для совершения работы по перемещению зарядов в электрической цепи;    
● физические процессы, происходящие в источниках тока ➨ внутри источника тока на каждую заряженную частицу действуют две силы: сила электрического поля; сила неэлектрического характера - сторонняя сила. Эти силы совершают работу против электростатических сил по разделению положительных и отрицательных зарядов, что приводит к поддержанию электрического поля в цепи и разности потенциалов между любыми ее точками.   Работа сторонних сил связана с превращением энергии не электрической в энергию электрического тока.    
●устройство источника тока ➨ источник тока имеет два электрода. Электрод с более высоким потенциалом, называется положительным полюсом (+), с более низким – отрицательным полюсом (-);   ➨ между полюсами образуется разность потенциалов – напряжение;   ➨ ЭДС численно равна напряжению на полюсах разомкнутого источника: ;    
● внутреннее сопротивление источника тока   (на схеме вынесено из источника тока и показано пунктиром) ➨ каждый источник тока имеет внутреннее сопротивление r;   ➨ в химических источниках тока – это сопротивление электролита, в генераторах - сопротивление медногопровода электромагнитов.    
● ток короткого замыкания ➨ ток, текущий по цепи, полученной при замыкании электродов источника тока между собой;   ➨режим короткого замыкания – аварийный режим, при котором реальные источники тока выходят из строя.    
СОЕДИНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ➨ соединение Nодинаковых источников тока с ЭДС и внутренним сопротивлением .    
● последовательное соединение     ➨ общая ЭДС ➨ общее внутреннее сопротивление    
● параллельное соединение   ➨ общая ЭДС   ➨ общее внутреннее сопротивление  
Полная электрическая цепь ➨ замкнутая цепь, состоящая из двух частей: ▪ внешней - потребители тока и подводящие провода; ▪ внутренней – источники тока.  
полное сопротивление замкнутой электрической цепи ➨ равно сумме полного сопротивления внешнего участка цепи и внутреннего сопротивления источника тока  
Закон Ома для полной цепи ➨ сила тока в полной электрической цепи равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению цепи .      
● падение напряжения на внешнем участке цепи ➨ падение напряжения на внешнем участке цепи равно разности ЭДС источника тока и падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника;  
РАБОТА электрического тока(полезна работа) ➨ при перемещении заряда по электрической цепи, на концах которой действует напряжение , электрическим полем совершается работа     [Дж]   Æперемещенный при этом заряд (если ток постоянный) численно равен произведению силы тока в цепи на промежуток времени , в течение которого измерялся ток    
   
● КПД источника тока   ➨ = =   - полезная работа (работа тока);     - затраченная работа (работа источника электрической энергии);    
МОЩНОСТЬ электрического тока   [Вт]   ➨ физическая величина, равная отношению работы ко времени , за которое она совершается;    
● единица мощности   ➨ это работа в 1 Дж, произведенная за 1 секунду; 1 Вт·с = 1 Дж 1 кВт = 1000 Вт 1 Вт·ч = 3 600 Дж 1 кВт·ч = 3 600 000 Дж  
Закон Джоуля-Ленца     ➨ при прохождении электрического тока по проводнику в нем выделяется некоторое количество теплоты , которое прямо пропорционально квадрату силы тока , сопротивлению проводника и времени прохождения тока  
                       


⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒





Date: 2015-11-15; view: 725; Нарушение авторских прав


mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.008 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию