Тема 1. Электрическое поле. Основные понятия.
Все тела и все вещества состоят из молекул. Молекулы состоят из атомов. Атом имеет ядро, которое заряжено положительно, а вокруг него по орбитам вращаются отрицательно заряженные электроны. В обычных условиях атом электрически нейтрален. Однако под действием внешних факторов (нагрева, облучения лучами и т.п.) атомы могут терять часть электронов, заряжаясь при этом положительно. Тела, имеющие избыток электронов будут иметь отрицательный заряд. Одноименно заряженные тела взаимно отталкиваются, а разноименно заряженные - взаимно притягиваются.
За единицу заряда в Международной системе единиц (СИ) принят кулон.
Q (q) - заряд, измеряется в кулонах (Кл).
Величину, численно равную работе по перемещению единицы заряда между двумя точками электрического поля, называют электрическим напряжением.
; где, А - работа, Дж; q - заряд, Кл.
Единицей измерения напряжения является вольт: .
Напряжение между данной точкой электрического поля и произвольно выбранной точкой отсчета называют потенциалом (φ). Потенциал измеряется в вольтах.
Напряжение между двумя точками электрического поля равно разности потенциалов между этими точками: .
Проводники и диэлектрики.
Материалы, имеющие значительную электропроводность, называются проводниками. К ним относятся металлы, и их электропроводность вызвана наличием электронов.
Диэлектриками являются материалы, имеющие ничтожную электропроводность. Поэтому их называют.
Конденсаторы.
Конденсатором называют устройство, предназначенное для накопления электрических зарядов и состоящее из двух проводников, разделенных диэлектриком.
Условное обозначение конденсатора:
Емкость конденсатора С определяется по формуле: ; где, Q - заряд на обкладках конденсатора, Кл; U - напряжение между обкладками, В.
Размерность емкости (фарад).
Тема 2. Электрические цепи постоянного тока.
1. Электрический ток, его величина и направление.
Электрический ток в металлах – это направленное движение свободных электронов под действием сил внешнего электрического поля.
Интенсивность электрического тока характеризуется силой тока.
; где, I – сила тока, А; Q – заряд, Кл; t – время прохождения тока, с.
За положительное направление электрического тока (условно) принято направление от положительного зажима источника (+) к отрицательному (-).
2. Электрическая цепь и ее элементы.
Совокупность устройств, предназначенных для прохождения через них тока, называется электрической цепью.
Элементами электрической цепи являются:
1. Источники питания (гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы и др).
Обозначения источников питания:
2. Потребители (приемники) электрической энергии. Например: Резистор – устройство, обладающее сопротивлением, применяется для ограничения тока.
3. Соединительные провода.
4. Переключатели, измерительные приборы, предохранители.
Любая электрическая цепь изображается в виде чертежа-схемы.
К внутреннему участку относится только источник питания.
К внешнему - все остальные элементы цепи.
Для возникновения тока в цепи необходимо наличие замкнутой цепи и существование источника питания.
3. Электродвижущая сила источника питания и напряжение на его зажимах.
Свойство источника поддерживать на своих зажимах разность потенциалов называется электродвижущей силой источника (э.д.с.).
Э.д.с. численно равна работе (А) по перемещению единицы заряда по замкнутой цепи и измеряется в вольтах: (В).
За направление э.д.с. принято движение зарядов внутри источника от отрицательного полюса к положительному.
Напряжение (U) на зажимах внешнего участка цепи показывает, какая часть электрической энергии расходуется в нем единичным зарядом.
Внутри источника питания часть энергии преобразуется в тепло при перемещении единичного заряда, называемого внутренним падением напряжения ( ).
Общее напряжение во всей цепи должно быть равно напряжению на зажимах источника электрической энергии при холостом ходе, т.е. э.д.с. .
Если внешняя цепь разомкнута, то падение напряжения внутри источника равно нулю и э .д.с. источника питания равна напряжению на его зажимах: U = E.