13. Сила тока, напряжение, сопротивление

Электрический ток в металлах

Металлы в твёрдом состоянии, как известно, имеют кристаллическое строение. Частицы в кристаллах расположены в определённом порядке, образуя пространственную решётку.

В узлах кристаллической решётки металла находятся положительные ионы, а в пространстве между ними движутся свободные электроны, т.е. несвязанные с ядрами своих атомов.

Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решётки. Движутся электроны беспорядочно, но, если создать электрическое поле, то они будут двигаться под действием электрических сил и образуется электрический ток.

Итак, электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Скорость движения самих электронов в проводнике под действием электрического поля около 10 см/с, а его скорость распространения составляет почти скорость света 300000 км/с.

Сила тока

Сила тока – физическая величина, характеризующая интенсивность движения зарядов в проводнике и равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени.

I=q/t, где t – время, а q – заряд.

Единица обозначения – ампер.

1 ампер – физическая величина, при которой на каждый метр двух бесконечных проводников, находящихся в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, действует сила 2*10^-7 Н.

q=It

[q]=1 ампер*1 сек. = 1 кулон.

Ток в 0,1 А – смертелен.

Амперметр

Амперметр – прибор, измеряющий силу тока. Он имеет проградуированную шкалу в амперах. На шкале амперметра обычно ставят букву А.

При включении амперметра в цепь следует соблюдать некоторые правила:

- соблюдение полярности;

- включение в цепь последовательно с тем потребителем, силу тока через который мы измеряем.

Электрическое напряжение

Напряжение – физическая величина, которая характеризует работа поля по перемещению заряда от одной точки до другой и равная отношению работы поля по перемещения заряда к величине этого заряда.

U=A/q, где А – работа, а q – заряд.

Единица измерения – вольт.

[U]=1 В.

Вольтметр.

Вольтметр – прибор, служащий для измерения напряжения. На шкале ставят букву V.

При включении вольтметра в цепь следует соблюдать некоторые правила:

- соблюдение полярности;

- включение в цепь параллельно с тем участком цепи, напряжение на котором мы измеряем.

Электрическое сопротивление

Проведем опыт с измерением силы тока и напряжения на участке цепи, мы можем сказать, что сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на концах этого проводника.

Но если провести опыт, где взять два рода проводников, то увидим, что напряжение остаётся постоянным, а сила тока изменяется. Значит, сила тока зависит не только от напряжения, не и от свойств проводника. Эту зависимость можно объяснить тем, что разные проводники обладают разным электрическим сопротивлением.

Обозначается буквой R.

За единицу сопротивления приняли 1 Ом.

1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором напряжение на концах 1 вольт, а сила тока 1 ампер.

1 Ом = 1 В/1 А

Существуют и другие единицы сопротивления:

1 мОм=0,001 Ом

1 кОм=1000 Ом

1 МОм=1000000 Ом