--> Ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Ñèëà òîêà (îêîí÷àíèå). Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 15. Çàêîíû ïîñòîÿííîãî òîêà

 


§ 100. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Ñèëà òîêà (îêîí÷àíèå)

Ñâÿçü ñèëû òîêà ñî ñêîðîñòüþ íàïðàâëåííîãî äâèæåíèÿ ÷àñòèö. Ïóñòü öèëèíäðè÷åñêèé ïðîâîäíèê (ðèñ. 15.2) èìååò ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïëîùàäüþ S. Çà ïîëîæèòåëüíîå íàïðàâëåíèå òîêà â ïðîâîäíèêå ïðèìåì íàïðàâëåíèå ñëåâà íàïðàâî. Çàðÿä êàæäîé ÷àñòèöû áóäåì ñ÷èòàòü ðàâíûì q0.  îáú¸ìå ïðîâîäíèêà, îãðàíè÷åííîì ïîïåðå÷íûìè ñå÷åíèÿìè 1 è 2 ñ ðàññòîÿíèåì Δl ìåæäó íèìè, ñîäåðæèòñÿ nSΔl ÷àñòèö, ãäå n — êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòèö (íîñèòåëåé òîêà). Èõ îáùèé çàðÿä â âûáðàííîì îáú¸ìå q = q0nSΔl. Åñëè ÷àñòèöû äâèæóòñÿ ñëåâà íàïðàâî ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ υ, òî çà âðåìÿ âñå ÷àñòèöû, çàêëþ÷åííûå â ðàññìàòðèâàåìîì îáú¸ìå, ïðîéäóò ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå 2. Ïîýòîìó ñèëà òîêà ðàâíà:

Ñèëà òîêà ðàâíà

Âàæíî
 ÑÈ åäèíèöåé ñèëû òîêà ÿâëÿåòñÿ àìïåð (À).

Ýòà åäèíèöà óñòàíîâëåíà íà îñíîâå ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ òîêîâ.

Èçìåðÿþò ñèëó òîêà àìïåðìåòðàìè. Ïðèíöèï óñòðîéñòâà ýòèõ ïðèáîðîâ îñíîâàí íà ìàãíèòíîì äåéñòâèè òîêà.

Îïðåäåëèòå ñðåäíþþ êâàäðàòè÷íóþ ñêîðîñòü òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ, ðàññìàòðèâàÿ ýëåêòðîííûé ãàç êàê èäåàëüíûé.

Îïðåäåëèòå ñðåäíþþ êâàäðàòè÷íóþ ñêîðîñòü òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ

Ñäåëàéòå âûâîä.

Ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ïðîâîäíèêå. Íàéä¸ì ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëè÷åñêîì ïðîâîäíèêå. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (15.2) ãäå å — ìîäóëü çàðÿäà ýëåêòðîíà.

Ïóñòü, íàïðèìåð, ñèëà òîêà I = 1 À, à ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ïðîâîäíèêà S = 10-6 ì2. Ìîäóëü çàðÿäà ýëåêòðîíà å = 1,6 • 10-19 Êë. ×èñëî ýëåêòðîíîâ â 1 ì3 ìåäè ðàâíî ÷èñëó àòîìîâ â ýòîì îáú¸ìå, òàê êàê îäèí èç âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ êàæäîãî àòîìà ìåäè ÿâëÿåòñÿ ñâîáîäíûì. Ýòî ÷èñëî åñòü n ≈ 8,5 • 1028 ì-3 (ýòî ÷èñëî ìîæíî îïðåäåëèòü, åñëè ðåøèòü çàäà÷ó 6 èç § 54). Ñëåäîâàòåëüíî,

Ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîíîâ

Êàê âèäèòå, ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîíîâ î÷åíü ìàëà. Îíà âî ìíîãî ðàç ìåíüøå ñêîðîñòè òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëå.

Óñëîâèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ñóùåñòâîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà.

Âàæíî
Äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ è ñóùåñòâîâàíèÿ ïîñòîÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â âåùåñòâå íåîáõîäèìî íàëè÷èå ñâîáîäíûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö.

Îäíàêî ýòîãî åù¸ íåäîñòàòî÷íî äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ òîêà.

Âàæíî
Äëÿ ñîçäàíèÿ è ïîääåðæàíèÿ óïîðÿäî÷åííîãî äâèæåíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö íåîáõîäèìà ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà íèõ â îïðåäåë¸ííîì íàïðàâëåíèè.

Åñëè ýòà ñèëà ïåðåñòàíåò äåéñòâîâàòü, òî óïîðÿäî÷åííîå äâèæåíèå çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ïðåêðàòèòñÿ èç-çà ñòîëêíîâåíèé ñ èîíàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè ìåòàëëîâ èëè íåéòðàëüíûìè ìîëåêóëàìè ýëåêòðîëèòîâ è ýëåêòðîíû áóäóò äâèãàòüñÿ áåñïîðÿäî÷íî.

Íà çàðÿæåííûå ÷àñòèöû, êàê ìû çíàåì, äåéñòâóåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñ ñèëîé

= q.

Âàæíî
Îáû÷íî èìåííî ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âíóòðè ïðîâîäíèêà ñëóæèò ïðè÷èíîé, âûçûâàþùåé è ïîääåðæèâàþùåé óïîðÿäî÷åííîå äâèæåíèå çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Òîëüêî â ñòàòè÷åñêîì ñëó÷àå, êîãäà çàðÿäû ïîêîÿòñÿ, ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âíóòðè ïðîâîäíèêà ðàâíî íóëþ.

Åñëè âíóòðè ïðîâîäíèêà èìååòñÿ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, òî ìåæäó êîíöàìè ïðîâîäíèêà â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé (14.21) ñóùåñòâóåò ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ. Êàê ïîêàçàë ýêñïåðèìåíò, êîãäà ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ íå ìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè, â ïðîâîäíèêå óñòàíàâëèâàåòñÿ ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Âäîëü ïðîâîäíèêà ïîòåíöèàë óìåíüøàåòñÿ îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ íà îäíîì êîíöå ïðîâîäíèêà äî ìèíèìàëüíîãî íà äðóãîì, òàê êàê ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä ïîä äåéñòâèåì ñèë ïîëÿ ïåðåìåùàåòñÿ â ñòîðîíó óáûâàíèÿ ïîòåíöèàëà.

Êëþ÷åâûå ñëîâà äëÿ ïîèñêà èíôîðìàöèè ïî òåìå ïàðàãðàôà.
Ñèëà òîêà. Ýëåêòðîííàÿ òåîðèÿ ïðîâîäèìîñòè

Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

    1. ×òî îïðåäåëÿåò ñðåäíþþ ñêîðîñòü äðåéôà ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ?

    2. Ïî÷åìó åäèíèöó òîêà îïðåäåëÿþò ïî ìàãíèòíîìó âçàèìîäåéñòâèþ?

Îáðàçöû çàäàíèé ÅÃÝ

À1. Âðåìÿ ðàáî÷åãî èìïóëüñà óñêîðèòåëÿ ýëåêòðîíîâ ðàâíî 1 ìêñ. Ñðåäíÿÿ ñèëà òîêà, ñîçäàâàåìîãî ýòèì óñêîðèòåëåì, 32 êÀ. Îïðåäåëèòå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ, óñêîðÿåìûõ çà îäèí ïóñê óñêîðèòåëÿ. Çàðÿä ýëåêòðîíà qe = 1,6 • 10-19 Êë.

1) 4 • 1016       2) 8 • 1017       3) 1017       4) 2 • 1017

À2. Íà ýëåêòðîäû âàêóóìíîãî äèîäà ïîäà¸òñÿ ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñèëà òîêà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ýòîò äèîä, ðàâíîìåðíî óâåëè÷èâàåòñÿ çà 2 ìêñ îò 0 äî 12 À. Îïðåäåëèòå çàðÿä, êîòîðûé ïðîø¸ë ÷åðåç äèîä çà ýòî âðåìÿ.

1) 36 ìêÊë       2) 12 ìêÊë       3) 36 ìÊë       4) 1,6 • 10-19 Êë.

Çíà÷åíèå çàðÿäà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç ïðîâîäíèê, âîçðàñòàåò ñ òå÷åíèåì âðåìåíè ñîãëàñíî ãðàôèêó

À3. Ïî ïðîâîäíèêó èä¸ò ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Çíà÷åíèå çàðÿäà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç ïðîâîäíèê, âîçðàñòàåò ñ òå÷åíèåì âðåìåíè ñîãëàñíî ãðàôèêó, ïðåäñòàâëåííîìó íà ðèñóíêå. Ñèëà òîêà â ïðîâîäíèêå ðàâíà

1) 36 À         3) 6 À
2) 16 À         4) 1 À

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà                Ñëåäóþùàÿ ñòðàíèöà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->