- Электрический ток
- Электрическая цепь
- знать понятия: электрический ток, источник тока; необходимые условия для создания электрического тока; условные обозначения элементов электрической цепи
- уметь проводить аналогию между протеканием постоянного электрического тока и течением потока воды под действием силы тяжести; объяснять, какая работа совершается в источнике тока; рисовать простейшие электрические схемы
- Как можно использовать энергию электрического поля?
- Что такое электрический ток?
- Какую функцию выполняет источник тока?
Электрический ток
Протекание электрического тока можно сравнить с течением потока воды.
Движение потока воды в вертикальной трубе — это движение молекул воды, которые заставляет перемещаться сила тяжести. Аналогично электрические силы способны перемещать заряды. Чтобы такое движение было возможно, необходимо наличие свободных носителей заряда, которые присутствуют в проводниках: металлах и различных растворах.
Таким образом, для протекания электрического тока необходимо наличие проводника и электрического поля.
Электрическое поле действует на заряженные частицы проводника, совершая работу по их перемещению — поток заряженных частиц представляет собой электрический ток.
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля.
Чтобы поток воды был постоянен, необходимо поддерживать определённый напор воды, который можно обеспечить, создав разность высот (рис. 1).
Разность высот, обеспечивающая движение воды, аналогична напряжению между концами проводника. Чем больше разность высот (разность потенциальных энергий воды), тем сильнее напор; чем больше величина напряжения, тем большее количество свободных носителей заряда проходит через проводник в единицу времени.
Помимо напора, для постоянства движения потока необходимо пополнять уровень воды в левом сосуде, перекачивая её из правого: необходимо наличие механизма, который будет совершать работу против силы тяжести и поднимать воду на более высокий уровень.
При замыкании ключа в электрической цепи положительно заряженные частицы под действием электрического поля переместятся от положительного полюса источника к отрицательному (рис. 2) — лампочка загорится. Очевидно, что для постоянства тока в данной электрической цепи тоже необходимо совершить работу против сил электрического поля: переместить положительные заряды внутри источника от отрицательного полюса к положительному. Эту работу совершают так называемые сторонние силы внутри источника.
Сторонние силы внутри источника совершают работу по переносу зарядов против сил электрического поля. Работа сторонних сил создаёт напряжение между полюсами (выводами) источника тока.
С источниками тока вы знакомы из повседневной жизни: любые батарейки, автомобильные аккумуляторы и др. Подобные источники тока называются гальваническими элементами. Если в цепи соединены несколько батареек или аккумуляторов, такой источник называется батареей. Во всех источниках, вне зависимости от принципа их работы, совершается работа по разделению зарядов.
Каждый источник имеет два полюса (вывода), на одном из них присутствует избыток положительных частиц, на другом — избыток отрицательных частиц, поэтому выводы источника принято обозначать «+» и «−».
При соединении полюсов источника тока проводником заряженные частицы в проводнике под действием электрического поля приходят в движение: положительно заряженные частицы движутся к отрицательному полюсу, отрицательно заряженные — к положительному.
Электрическая цепь
Совокупность источника тока, проводника и потребителя — прибора, работающего от электричества, — представляет собой электрическую цепь.
Так, на рисунке 2 приведена простейшая электрическая схема, которая состоит из источника тока — аккумулятора, проводников: лампочки и соединительных проводов, ключа (выключателя) — для замыкания и размыкания цепи.
Понятно, что для протекания постоянного электрического тока необходимо наличие замкнутой электрической цепи.
Необходимые условия для протекания электрического тока:
- наличие замкнутой электрической цепи;
- присутствие свободных носителей заряда;
- наличие электрического поля.
Все приборы, входящие в состав электрической цепи, имеют условные обозначения.
На рисунке 3 приведены наиболее распространённые из них.
Изобразим схематически электрическую цепь, представленную на рисунке 2, используя условные обозначения (рис. 4).
Обратите внимание на условное обозначение источника тока: положительный полюс источника обозначается длинной чертой, отрицательный — короткой.
Итоги
- Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля.
- Для протекания электрического тока в электрической цепи необходимо совершать работу против сил электрического поля, эту работу совершают сторонние силы внутри источника.
- Необходимые условия для протекания электрического тока: наличие замкнутой электрической цепи, присутствие свободных носителей заряда и наличие электрического поля.
Контрольные вопросы
1. Какая работа совершается в источнике тока?
2. Нарисуйте схему электрической цепи, состоящей из двух лампочек, батареи гальванических элементов, резистора и ключа.
3. Назовите условия протекания электрического тока.