Работа при перемещении электрического заряда. Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле, вакууме; движение потока частиц; сила тока; плотность тока. Ток в металлах. Закон Ома для замкнутой цепи. Законы Кирхгофа. Виды соединения проводников, страница 11

.

Следовательно.

.


ЧО2

 Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле, вакууме; движение потока частиц; сила тока; плотность тока

Понятие об электрическом токе

Наэлектризуем два металлических шара одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами. Электрометр, подключенный к шарам, обнаружит наличие между ними разности потенциалов (рисунок 1, а). Следовательно, в пространстве между шарами существует электрическое поле.

Соединим шары проводящей перемычкой (рисунок 1, б). Электрометр покажет, что разность потенциалов между проводниками быстро уменьшается до нуля. Это значит, что избыточные электроны с отрицательно заряженного шара переходят по соединительному проводнику на положительно заряженный шар и нейтрализуют на нем положительный заряд. При этом электрическое поле между шарами постепенно ослабевает и в конце концов исчезает. Как вы знаете из курса физики VIII класса, упорядоченное движение свободных электрических зарядов вдоль проводника называют электрическим током. В рассмотренном опыте ток был кратковременным. В этом можно убедиться, немного видоизменив опыт.

Включим в середину перемычки трубку с разряженным газом и повторим опыт (рисунок 1, в).

                         а)                                          б)                                              в)

Рисунок 1 – опыты с Электрометром

В момент замыкания наэлектризованных проводников газ в трубке вспыхивает: прохождение тока через разряженный газ сопровождается его свечением. Кратковременность све­чения газа свидетельствует о кратковременности сущест­вования тока в соединительном проводнике.

Чтобы создать в соединительном проводнике ток, текущий длительное время, необходимо заряды на ша­рах непрерывно пополнять. С этой целью можно исполь­зовать, например, электрофорную машину (рисунок 2). При вращении ее дисков происходит непрерывное разде­ление зарядов, в результате чего один кондуктор электри­зуется положительно, а другой – отрицательно, между шарами поддерживается электрическое поле и газ в трубке непрерывно светится. Это означает, что по пере­мычке непрерывно течет электрический ток.

Рассмотренная установка является простейшей элек­трической цепью. Она состоит из источника (электрофорная машина), внешнего участка, на котором в качестве потребителя электрической энергии (нагрузки) включена трубка с разреженным газом, и соединительных про­водников.

Рисунок 2 – Элетрофорная машина

В источнике происходит разделение положительных и отрицательных электрических зарядов, в результате этого на его полюсах собираются электрические заряды, а в окружающем пространстве появляется электрическое поле.

Разделение зарядов связано с совершением работы. В рассмотренном опыте это часть той работы, которую мы совершаем, вращая диски электрофорной машины. Следовательно, в электрофорной машине происходит превращение механической энергии в энергию электри­ческого поля.

В батарейке для карманного фонаря в энергию электрического поля превращается энергия, освобождающаяся в результате химических реакций. В фотоэлементах в энергию электрического поля превращается энергия света. На гидроэлектростанциях энергия электрического поля обязана своим возникновением уменьшении механической потенциальной энергии падающей воды.

В связи с этим говорят, что в источниках тока происходит превращение сторонних видов энергии в энергию электрического поля. Сторонние виды энергии – это любые виды энергии, кроме энергии электростатического поля.

В нагрузке, включенной в электрическую цепь, происходит превращение энергии электрического поля в другие виды энергии. Если нагрузкой служит электрическая плитка, то энергия электрического поля превращается: во внутреннюю энергию; если во внешнюю цепь включен электродвигатель, то энергия электрического поля пре вращается в механическую энергию и т. д.


Стационарное электрическое поле