ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.

§ 1. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ ПРИ СОПРИКОСНОВЕНИИ.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ.

(Перышкин, § 25, стр. 75.)

Еще в глубокой древности люди заметили, что янтарь (окаменелая скала хвойных деревьев), потертый о шерсть, приобретает способность притягивать к себе различные тела: соломинки, пушинки, ворсинки меха и т.д.

В дальнейшем установили, что этим свойством обладает и другие вещества: стеклянная палочка, потертая о шелк, палочка из органического стекла натертая о бумагу, эбонит (каучук с большой примесью серы), потертый о сукно или мех.

Так, если потереть стеклянную палочку о лист бумаги, а потом поднести её к мелко нарезанным листочкам бумаги, то они будут притягиваться к стеклянной палочке.

Наблюдаемые явления в начале XVII века были названы электрическими (от греческого слова электрон — янтарь). Стали говорить, что тело, получившее после натирания способность притягивать другие тела, наэлектризовано или ему сообщен электрический заряд.

Если потереть о сухое сукно эбонитовую палочку, то не только палочка, но и сукно начнёт притягивать кусочки бумаги.

Значит, при трении электризуются оба тела. Электрический заряд может передаваться от одного тела к другому. Для этого необходимо лишь коснуться наэлектризованным телом другого тела. При этом часть электрического заряда перейдет на второе тело. И это тело начнет притягивать к себе мелкие листочки бумаги, пушинки и т.д.

Итак, электризация тел происходит при их соприкосновении.

На явлении электризации тел при соприкосновении основан принцип работы ксероксов. На явлении электризации основан принцип работы электрических фильтров, очищающих воздух от пыли и дыма. При окрашивании предметов применяется электризация частиц краски при её распылении, что позволяет добиться более ровного и прочного нанесения краски на предмет.

Все наэлектризованные тела обладают свойством притягивать к себе другие тела. По притяжении тел нельзя электрический заряд, например, стеклянной палочки, потертой о шелк, от заряда эбонитовой палочки, потертой о мех. Ведь обе наэлектризованные палочки притягивают к себе листочки бумаги.

Означает ли это, что заряды, полученные на телах разных веществ ничем не отличаются друг от друга?

Наэлектризуем две эбонитовые палочки трением о мех. Одну из них подвесим, как показано на рисунке 31, и поднесем к ней другую. Мы заметим, что наэлектризованные эбонитовые палочки отталкиваются.

Точно такой же результат получается, если вместо эбонитовых палочек взять стеклянные, потертые о шелк.

Теперь поднесем к наэлектризованной эбонитовой палочке стеклянную, потертую о шелк. Мы заметим, что эбонитовая и стеклянная палочки притягиваются друг к другу (рис.32).

Таким образом, наэлектризованные тела или притягиваются друг к другу, или отталкиваются.

Чем же вызвано такое различие во взаимодействии наэлектризованных тел?

Очевидно, тем, что электрический заряд, появившийся при электризации, у эбонитовой палочки иного рода, чем у стеклянной. И, действительно, тщательное изучение этих явлений подтверждает такое предположение.

Электрический заряд, полученный на стеклянной палочке, потертой о шелк, условились называть положительным. Заряд эбонитовой палочки, потертой о мех — отрицательным. Одни тела электризуются так, как стеклянная палочка, т.е. положительно. Положительные заряды обозначают знаком «+», отрицательные — знаком «-«.

К наэлектризованной эбонитовой палочке будем подносить наэлектризованные тела из различных веществ, например, из резины пластмассы и др. В одних случаях палочка отталкивается от этих тел, в других — притягивается.

Если эбонитовая палочка отталкивается от поднесённого к ней наэлектризованного тела, значит на палочке заряд такого же рода, что и на теле, т.е. отрицательный. В случае, когда эбонитовая палочка притягивается к поднесенному телу, значит, у палочки и у тела заряды разного рода. На эбонитовой палочке — отрицательный, на теле — положительный.

Поэтому можно считать, что существуют только два рода электрических зарядов.

Проделанные нами опыты показывают, что тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

ЭЛЕКТРОСКОП.

П.§26, стр.78.

Электризация тел может осуществляться не только при трении, например, если прикоснуться к телу каким-либо предварительно наэлектризованным предметом, то оно электризуется.

Поднесем наэлектризованную эбонитовую палочку к гильзе, изготовленной из металлической фольги и висящей на шелковой нити (рис. 33). Гильза сначала притянется к палочке, а затем оттолкнется от неё. Очевидно, гильза, прикоснувшись палочки, получила от неё отрицательный заряд. Это предположение можно проверить, если к уже заряженной гильзе поднести наэлектризованную о шёлк стеклянную палочку. Гильза, которая только что оттолкнулась от эбонитовой палочки, притягивается к стеклянной.

С помощью подобных опытов можно обнаружить, что тело наэлектризовано, т.е. ему сообщен электрический заряд. На рассмотренном физическом явлении основано действие электроскопа (от греч. электрон и скопео — наблюдать, обнаруживать). Электроскоп — это простейший прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины. Простейший школьный электроскоп изображен на рисунке 34. В нем металлический стержень с листочками пропущен через пластмассовую пробку, вставленную в металлический корпус. Корпус с обеих сторон закрыт стеклами. Если к незаряженному электроскопу поднести, например, заряженную эбонитовую палочку, то его лепестки разойдутся (рис. 34, а). Если к положительно заряженному электроскопу поднести тело, имеющее заряд того же знака, как электроскоп, то его листочки разойдутся сильнее. Приближая к электроскопу тело, заряженное противоположным по знаку зарядом, заметим, что угол между листочками электроскопа уменьшится (рис.34 б).

Таким образом, заряженный электроскоп позволит обнаружить, каким зарядом наэлектризовано то или иное тело.

По отклонению листочков электроскопа можно определить также, увеличился или уменьшился его заряд. Чем больше угол, на который разойдутся листочки электроскопа при его электризации, тем сильнее он наэлектризован. Значит, тем больший электрический заряд на нём находится.

Существует ещё один вид электроскопа — электрометр (рис 35.а). В нем, вместо лепестков на металлическом стержне укреплена стрелочка —В. Она, заряжаясь от стержня D, отталкивается от него на некоторый угол (рис. 35. б).

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

П. § 27, стр.80

Опыты, позволяющие обнаружить притяжение или отталкивание заряженных тел, убеждают нас в том, что электрические заряды взаимодействуют на расстоянии. Причем, чем ближе друг к другу находятся наэлектризованные тела, тем взаимодействие между ними сильнее, чем дальше — тем слабее.

При изучении механики мы видели, что действие одного тела на другое происходит непосредственно при их взаимодействии. Как же объяснить взаимодействие наэлектризованных тел? В наших опытах наэлектризованные тела находились друг от друга на некотором расстоянии. Может быть, действие одного наэлектризованного тела на другое передается через воздух, находящийся между телами? Однако заряженные тела взаимодействуют и в безвоздушном пространстве. Если поместить заряженный электроскоп под колокол воздушного насоса, то листочки по-прежнему отталкиваются друг от друга (рис. 36).

Перемещение электрических зарядов

§32. Электрический ток. Источники электрического тока.

Когда говорят об использовании электрической энергии в быту, на производстве или транспорте, то имеют ввиду работу электрического тока. Электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение электропоездов, троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.

Что же такое электрический ток и что необходимо для его возникновения и существования в течение нужного нам количества времени?

Слово «ток» означает движение или течение чего-то.

Что может перемещаться в проводах соединяющих электростанцию с потребителями электрической энергии?

Мы уже заем, что в телах имеются электроны, движением которых объясняются различные электрические явления. Электроны обладают отрицательным электрическим зарядом. Электрическими зарядами могут обладать и более крупные частицы вещества — ионы. Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике,надо создать в нем электрическое поле.

Под действие этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в проводнике, придут в движение в направлении действия на них электрических сил.

Возникает электрический ток.

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо всё это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока.

Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника заряжается положительно, другой — отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определенном направлении, возникает электрический ток.

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую.

Так, например, в электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия. Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спать, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток. Такой источник тока называют термоэлементом. В нем внутренняя энергия нагревателя превращается в электрическую энергию.

При освещении некоторых некоторых веществ, например, селена, оксида меди (I), кремния, наблюдается, наблюдается потеря отрицательного электрического заряда. Это явление называется фотоэффектом. На нем основано устройство и действие фотоэлементов. Термоэлементы и фотоэлементы изучают в курсе физики старших классов.

Превращение энергии излучения в электрическую.

Рассмотрим более подробно устройство и работу двух источников тока — гальванического элемента и аккумулятора, которые будут использовать в опытах по электричеству.

В гальваническом элементе происходят химические реакции, и внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую. Изображенный на рисунке элемент состоит из цинкового сосуда (корпуса) Ц. В корпус вставляется угольный стержень У,

у которого имеется металлическая крышка М. Стержень помещен в смесь оксида марганца и углерода С. Пространство между цинковым корпусом и смесью оксида марганца с углеродом заполнено желеобразным раствором соли (хлорида аммония ) Р.

В ходе химической реакции цинка Zn с хлоридам аммония , цинковый сосуд становится отрицательно заряженным. Оксид марганца несет в себе положительный заряд, а вставленный в него угольный стержень используется для передачи положительного заряда.

Между заряженными угольным стержнем и цинковым сосудом, которые называются электродами, возникает электрическое поле. Если угольный стержень и цинковый сосуд соединить проводником, то по всей длине проводника под действием электрического поля свободные электроны придут в упорядоченное движение.

Возникает электрический ток.

Электрофорная машина

Химическое действие тока

Магнитное действие тока

На рисунке 59.а показан внешний вид школьного гальванометра, а на рисунке 59.б — его условное изображение на схемах. Стрелка гальванометра связана с подвижной катушкой, находящейся в магнитном поле. Когда в катушке существует ток, стрелка отклоняется. Таким образом, с помощью гальванометра можно судить о наличии тока в цепи.

Следует заметить, что из всех рассмотренных нами действий электрического тока магнитное действие тока наблюдается всегда, какой бы проводник тока не был — твердый, жидкий или газообразный.

§ 37. СИЛА ТОКА, ЕДИНИЦЫ СИЛЫ ТОКА.

Действия силы тока, описанные ранее, могут проявляться в разной степени, сильнее или слабее.

Опыты показывают, что интенсивность (степень действия) электрического тока зависит от заряда, проходящего по по цепи за 1 сек.

Когда свободная заряженная частица — электрон в металле или ион в растворе кислот, солей или щелочей — движется по электрической цепи, то вместе с ней происходит и перемещение заряда. Чем больше частиц переместится от одного полюса источника к другому, или просто от одного участка цепи к другому, тем больше общий заряд q. перенесенный частицами.

Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи.

Значит, сила тока равна отношению отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко ко времени его прохождения t, т.е.

где I — сила тока.

На международной конференции по мерам и весам в 1948 г. было решено в основу определения единицы силы тока явление взаимодействия двух проводников с током.

На рисунке 60 изображены два гибких проводника, расположенных параллельно друг другу. Оба проводника присоединены к источнику тока. При замыкании цепи по проводникам протекает ток, вследствие чего они взаимодействуют — притягиваются или отталкиваются, в зависимости от направления токов в них.

Силу взаимодействия проводников с током можно измерить. Эта сила, как показывают расчеты и опыты, зависит от длины проводников, расстояния между ними, среды, в которой находятся проводники, и, что самое важное для нас, от силы тока в проводниках. Если одинаковы все условия, кроме силы тока, то чем больше сила тока в каждом проводнике, тем с большей силой они взаимодействуют между собой.

Представим себе, что взяты очень тонкие и очень длинные параллельные проводники. Расстояние между ними 1 м, и находятся они в вакууме. Сила тока в них одинакова.

За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки таких параллельных проводников длиной в 1 м, взаимодействуют с силой

Эту единицу тока называют ампером (А). Так она названа в честь французского ученого Андре Ампера.

Применяют так же дольные и кратные единицы тока: миллиампер (мА), микроампер (мкА), килоампер (кА).

1 мА=0,001А;

1 мкА=0,000001А;

1 кА=1000А.

Чтобы представить себе,что такое ампер, приведем примеры: сила тока в спирали лампы карманного фонаря 0,25А = 250 мА. В осветительных лампах, используемых в наших квартирах, сила тока составляет от 7 до 400 мА (в зависимости от мощности лампы).

Через единицу силы тока — 1 А определяется единица электрического заряда — 1 Кл, о которой было сказано выше. (§ 28, Перышкин).

И так как , то .

(I=q/t, то q=It.)

Полагая I=1А, t=1c, получим единицу электрического заряда — 1 Кл.

1 кулон = 1 ампер х 1 секунду.

или

1К=1А•1с=1А•с.

За единицу электрического заряда принимают электрический заряд, проходящий через поперечного сечение проводника при силе тока в 1 А за время 1с.

Из формулы следует, что электрический заряд, проходящий через поперечно сечение проводника, зависит от силы тока и времени его прохождения, зависит от силы тока и времени его прохождения. Например, в осветительной лампе, в которой сила тока равна 400 мА, сквозь поперечное сечение спирали за 1 мин. проходит электрический заряд, равный 24 Кл.

Электрический заряд имеет также другое название — количество электричества.

Амперметр. Измерение силы тока.

Силу тока в цепи измеряется прибором, называемом амперметром. Амперметр — это тот же гальванометр, только приспособленный для измерения силы тока, его шкала проградуирована в амперах. (Рис. 61.а)

На шкале амперметра обычно ставят букву А. На схемах его изображают кружком с буквой А. (Рис. 61.б)

При включении в цепь, амперметр, как всякий измерительный прибор, не должен влиять на измеряемую величину. Поэтому он устроен так, что при включении в цепь, сила тока в ней почти не изменяется.

При измерении силы тока амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.

Включают в цепь с помощью клемм, или зажимов. имеющихся в наборе. У одной из клемм амперметра стоит знак «+», у другой — «-«. Клемму со знаком «+» нужно обязательно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.

В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединенных так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках тока одинакова. Это следует из того, что заряд, проходящий через любое поперечное сечение проводников цепи в 1 с., одинаков. Когда в цепи существует ток, то заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, подобно тому, как нигде, в отдельных частях трубы не собирается вода, когда она течет по трубе.

Поэтому, при измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединенных проводников, так как сила тока во всех точках одинакова.

Электрическое напряжение.

Мы знаем, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, которое создаётся электрическим полем, а оно при этом совершает работу. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. В процессе такой работы энергия электрического поля превращается в другой вид энергии — механическую, внутреннюю и др.

От чего же зависит работа тока? Можно с уверенностью сказать, что она зависит от силы тока, т.е. от электрического заряда, протекающего по цепи в 1с. В этом мы убедились, знакомясь с различными действиями тока.

Но не только от одной силы тока зависит работа тока. Она зависит еще и от другой величины, которую называют электрическим напряжением или просто напряжением.

Напряжение — это физическая величина, характеризующая электрическое поле.

Оно обозначается буквой U. Чтобы ознакомиться с этой очень важной физической величиной, обратимся к опыту:

На рисунке 64, а изображена электрическая цепь, в которую включена лампочка от карманного фонарика. Источником тока здесь служит батарейка. На рисунке 64, б показана другая цепь, в неё включена лампа, используемая для освещения помещений. Источником тока в этой цепи является городская осветительная сеть. Амперметры, включенные в указанные цепи, показывают одинаковую силу тока в обеих цепях. Однако лампа, включенная в городскую сеть, дает гораздо больше света и тепла, чем лампочка от карманного фонаря. Объясняется это тем, что при одинаковой силе тока, работа тока на этих участках цепи, при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл, различна. Эта работа тока и определяет новую физическую величину, называемую электрическим напряжением.

Напряжение, которое создает батарейка, значительно меньше напряжения городской сети. Именно поэтому при одной и той же силе ток лампочка, включенная в цепь батарейки, дает меньше света и тепла.

=============================================================================

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

=======================================================================================

Зная работу тока А на данном участке цепи и весь электрический заряд q, прошедший по этому участку, можно определить напряжение U, т.е. работу тока при перемещении единичного заряда:

Следовательно, напряжение равно отношению работы тока на данном участке к электрическому заряду , прошедшему по этому участку.

Из предыдущей формулы можно определить:

стр.114

Кулон. Ампер. Вольт. Лекция базового школьного уровня.

Закон Ома. Лекция базового школьного уровня.

Видео уроки:

https://vk.com/fizika8k?z=video-169606903_456239333%2F28a40463477101558d%2Fpl_wall_-169606903

Закон Джоуля-Ленца

Выделяемая в проводнике тепловая мощность равна произведению силы тока на падение напряжения. С учётом закона Ома можно вывести в качестве следствия, что мощность пропорциональна квадрату силы тока либо квадрату напряжения.

Понятие мощности электрического тока.

Опыт Эрстеда.

Опыты Эрстеда и Ампера.

Опыт с прямым проводником.

Опыт с прямым проводником Сквозь лист картона пропущен проводник, соединенные с источником тока. Насыпаем железные опилки на картон. При включении тока, опилки расположится по концентрическим окружностям. Вместо опилок на лист картона поставим магнитной стрелки. При замыкании электрической цепи стрелки расположатся вдоль линии магнитной индукции. Если изменить направление тока в проводнике, то стрелки повернуться на 180 градусов.

Действие магнитного поля на проводник с током.

Действие магнитного поля на проводник с током Установка состоит из источника тока, ключа, реостата и проводника, подвешенного на проводах. Поднесём к проводнику подковообразный магнит. При отсутствии тока, провода расположены вертикально. При замыкании цепи проводник отклониться от начального положения. Если поменять направление тока в цепи, то проводник отклониться в противоположную сторону.

Сила Ампера и правило левой руки.

Выясним, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Замкнём электрическую цепь и увеличим с помощью реостата силу тока в цепи. Сила действующая на проводник увеличивается. На основании многочисленных опытов был сделан вывод о том, что сила действующая на проводник с током в магнитном поле, прямо пропорционально силе тока в цепи. Увеличим интенсивность магнитного поля, при этом сила действующая на проводник с током также увеличится. Более точные и строгие эксперименты показали, что сила действующая на проводник с током, прямо пропорционально магнитной индукции. Магнитное поле действует только на ту часть проводника, которая расположена в магнитном поле. Если уменьшить длину проводника, то уменьшится и сила действующая со стороны магнитного поля на проводник. Следовательно, чем больше длина проводника с током, тем больше сила действующая на него.

Физика — Магнитное поле.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 9 и 11 класс физика.

В этом видеоуроке по физике для учеников 9 классов объясняется что такое магнитное поле, куда направлены линии магнитного поля, решаются задачи из учебника Перышкин.

(

физика ОГЭ математика ЕГЭ — Романов Владимир

)

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 11 класс физика сила Ампера сила Лоренца.

МАГНИТНЫЙ ПОТОК 9 и 11 класс физика

Сила Лоренца правило левой руки физика 11 класс.

Опыты, доказывающие существование магнитного поля.

Магниты обладают способностью притягивать к себе небольшие железные предметы.

Тела, способны длительное время сохранять свойство притягивать железо или его сплавы, называют постоянными магнитами.

Кусок железа можно намагнитить.
Для этого поднесем близко к нему магнит.
После удаления магнита, большая часть опилок опадает.
С помощью динамометра сравним силы притяжения железного шарика разными частями магнита.
Магнитными полюсами называют те места магнита, в которых магнитное действие проявляется наиболее сильно.

Картины магнитных полей, созданных разными магнитами

Два полосовых магнита обращены друг к другу северными полюсами.
С помощью железных опилок можно получить картину магнитных полей.
Два полосовых магнита обращены друг к другу разные минными полюсами.
По картине полученной с помощью железных опилок, видны линии магнитного поля.
Повторим опыт с подковообразный магнитом.
Перед нами картина магнитного поля, подковообразного магнита.