Как найти заряд через поперечное сечение проводника - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Времена, когда ток обнаруживался с помощью личных ощущений ученых, пропускавших его через себя, давно миновали. Теперь для этого применяют специальные приборы, называемые амперметрами.

Амперметр — это прибор, служащий для измерения силы тока. Что понимают под силой тока?

Обратимся к рисунку 21, б. На нем выделено поперечное сечение проводника, через которое проходят заряженные частицы при наличии в проводнике электрического тока. В металлическом проводнике этими частицами являются свободные электроны. В процессе своего движения вдоль проводника электроны переносят некоторый заряд. Чем больше электронов и чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесен за одно и то же время.

Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с.

Пусть, например, за время t = 2 с через поперечное сечение проводника носители тока переносят заряд q = 4 Кл. Заряд, переносимый ими за 1 с, будет в 2 раза меньше. Разделив 4 Кл на 2 с, получим 2 Кл/с. Это и есть сила тока. Обозначается она буквой I:

I — сила тока.

Итак, чтобы найти силу тока I, надо электрический заряд q, прошедший через поперечное сечение проводника за время t, разделить на это время:

I = q/t (10.1)

Единица силы тока называется ампером (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1775—1836). В основу определения этой единицы положено магнитное действие тока, и мы на нем останавливаться не будем.

Если сила тока I известна, то можно найти заряд q, проходящий через сечение проводника за время t. Для этого надо силу тока умножить на время:

q = It. (10.2)

Полученное выражение позволяет определить единицу электрического заряда — кулон (Кл):

1 Кл = 1 А · 1 с = 1 А·с.

1 Кл — это заряд, который проходит за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например миллиампер (мА) и микроампер (мкА):

1 мА = 0,001 А, 1 мкА = 0,000001 А.

Как уже говорилось, измеряют силу тока с помощью амперметров (а также милли- и микроамперметров). Демонстрационный гальванометр, о котором упоминалось выше, представляет собой обычный микроамперметр.

Существуют разные конструкции амперметров. Амперметр, предназначенный для демонстрационных опытов в школе, изображен на рисунке 28. На этом же рисунке приведено его условное обозначение (кружок с латинской буквой «А» внутри).

При включении в цепь амперметр, как и всякий другой измерительный прибор, не должен оказывать заметного влияния на измеряемую величину. Поэтому амперметр устроен так, что при его включении сила тока в цепи почти не изменяется.

В зависимости от назначения в технике используют амперметры с разной ценой деления. По шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан. Включать его в цепь с большей силой тока нельзя, так как прибор может испортиться.

Для включения амперметра в цепь ее размыкают и свободные концы проводов присоединяют к клеммам (зажимам) прибора. При этом необходимо соблюдать следующие правила:

1) амперметр включают последовательно с тем элементом цепи, в котором измеряют силу тока;

2) клемму амперметра со знаком «+» следует соединять с тем проводом, который идет от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «–» — с тем проводом, который идет от отрицательного полюса источника тока.

При включении амперметра в цепь не имеет значения, с какой стороны (слева или справа) от исследуемого элемента его подключать. В этом можно убедиться на опыте (рис. 29). Как видим, при измерении силы тока, проходящего через лампу, оба амперметра (и тот, что слева, и тот, что справа) показывают одно и то же значение.

??? 1. Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается? 2. По какой формуле находится сила тока? 3. Как называется единица силы тока? Как она обозначается? 4. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается на схемах? 5. Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь? 6. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?

Источник

При
перемещении электрического заряда q
из точки 1 в точку 2 электрическое поле
совершает работу

,
(7.1)

где

– разность потенциалов или напряжение

.

Как известно,
сила тока определяется, как заряд,
протекающий через поперечное сечение
провода за единицу времени, т.е.

. (7.2)

Если известна
зависимость силы тока

,
то из (7.2) можно выразить заряд, протекающий
за малый промежуток времени:

, (7.3)

и преобразовать
формулу (7.1) следующим образом:

, (7.4)

где

– электрическая мощность.

Используя
закон Ома для однородного участка цепи

,
и подставляя его в (7.4), получим закон
Джоуля-Ленца:

(7.5)

В формуле
(7.5) учтено то обстоятельство, что работа
электрического поля, совершенная над
электрическими зарядами, не приводит
к увеличению их кинетической энергии,
а выделяется в виде тепла

.

Таким образом,
из (7.5) можно рассчитать тепло, выделившееся
в сопротивлении

за любой промежуток времени:

(7.6)

Задача 9.

По проводу
сопротивлением

= 20 Ом течет переменный электрический
ток. Сила тока изменяется по закону

,

где А = 3
А,  = 1 с. Чему равно
количество теплоты, выделившейся в
проводе за промежуток времени от

до

= 2 с?

Решение:

Подставим
функцию силы тока от времени в формулу
(7.6):

Дж

Ответ: Q = 18 МДж

Задача 10.

По проводу
сопротивлением

= 20 Ом течет переменный электрический
ток. Сила тока изменяется по закону

,

где А = 3
А/с,

рад/с. Чему равно количество теплоты,
выделившейся в проводе за промежуток
времени от

до

= 2 с?

Решение:

Подставим
функцию силы тока от времени в формулу
(7.6):

Ответ: Q = 180 Дж

7.1 По проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

а)

;
б)

;
в)

;
г)

;

д)

;
е)

;
ж)

.

А,

Ом,

с,  = 1 с.

Чему равно
количество теплоты, выделившейся в
проводе за время

Ответы: а) 0,33
Дж; б) 0,20 Дж; в) 0,14 Дж; г) 0,11 Дж;

д) 250 мДж; е) 167 мДж; ж) 50 мДж;

7.2 По
проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

а)

;
б)

.

Чему равно
количество теплоты, выделившейся в
проводе за время

А,

Ом,

рад/с,

Ответы: а) 500 мДж; б) 500 мДж

7.3 По
проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

.
Чему равно количество теплоты, выделившейся
в проводе за время

А,

Ом,

с^–1,

Ответ: 432 мДж

7.4э. Напряженность
электрического поля в проводнике
увеличили в 2 раза. Как изменилась
удельная тепловая мощность (тепло,
выделяющееся за единицу времени в
единице объема)?

а) увеличилась
в 2 раза; б) увеличилась в 4 раза;

в) увеличилась
в 8 раз; г) уменьшилась в 2 раза.

8. Заряд, прошедший через поперечное сечение проводника

Используя
формулу (7.3), можно найти количество
электричества, т.е. электрический заряд,
прошедший через поперечное сечение
провода за любой промежуток времени

(8.1)

Задача 11.

Используя
условие задачи 9, найти полный заряд,
прошедший через поперечное сечение
провода за промежуток времени от

до

с.

Решение:

Используем
формулу (8.1):

Кл.

Ответ: q
= 559 Кл

Задача 12

Используя
условие задачи 10, найти полный заряд,
прошедший через поперечное сечение
провода за промежуток времени от

до

с.

Решение:

Используем
формулу (8.1):

Кл.

Ответ: q
= 3,82 Кл

8.1 По проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

а)

;
б)

;

в)

г)

.

Чему равен
заряд, прошедший через поперечное
сечение провода за время

А,

Ом, t₁ = 
= 1 с

Ответы: а) 833 мКл б) 750 мКл; в) 583 мКл; г) 367
мКл

8.2 По
проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

а)

;б)

Чему равен
заряд, прошедший через поперечное
сечение провода за время

А,

рад/с,

Ом,

Ответы: а) 477 мКл; б) 0,83 Кл

8.3 По
проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

а)

;
б)

.
Чему равен заряд, прошедший через
поперечное сечение провода за время

А,

рад/с,

Ом,

Ответы: а) 500 мКл; б) 0,50 Кл

8.4 По
проводу сопротивлением

течет переменный электрический ток.
Сила тока изменяется по закону

.
Чему равен заряд, прошедший через
поперечное сечение провода за время

А,

с^–1,

Ом,

Ответ: 632 мКл

8.5э. Сила тока, текущего по проводнику,
меняется во времени, как показано на
рисунке. Какой заряд протечет сквозь
поперечное сечение проводника в
промежуток времени

о
т
t₁ = 1 c
до t₂ = 3 c?

а) 7 Кл; б) 12 Кл; в) 10,5 Кл; г) 1,5 Кл.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Вычислить величину электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника площадью 2 мм² за 10 секунд, при этом плотность тока равномерно возрастает от 0 до 10⁶ а/м².

Дано: S=2×10^-6м² t=10 с; j₁=0; j₂=10⁶ а/м².
Найти: q-?

Решение:

Определяем количество электричества q, прошедшее через поперечное сечение проводника за время t, по следующей формуле:

q=I_ср×t,

где I_ср — среднее значение величины тока.

Из формулы I=j×S определяем среднее значение величины тока:

$I_cp={{ j _1+ j _2}/2}*S$

Тогда электрический заряд равен:

$q={{ j _1+ j _2}/2}*S*t={{0+10^6}/2}*2*10^{-6}*10=10$ k

Ответ: величина электрического заряда равна 10 кулонам

Источник

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Сила тока () — заряд проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения ампер (А) соответствует заряду в 1 кулон проходящему через проводник за 1 секунду.

$[I=frac{q}{t}]$

Напряжение () — между точками 1 и 2 — скалярная величина, равная отношению работы электрического поля при переносе заряда из точки 1 в точку 2 к величине этого пробного заряда :

$[U=frac{A}{q}]$

В СИ единица измерения напряжения — вольт (В)
Сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока. Единица измерения Ом. Сопротивление проводника длинной l и площадью поперечного сечения s можно найти с помощью следующего уравнения:

$[R=rhofrac{l}{s}]$

Где — удельное сопротивление материала проводника. Физическая величина, характеризующая способность материала препятствовать прохождению электрического тока. Удельное сопротивление выражается в Ом·м или в Ом·мм²/м в случаях когда площадь поперечного сечения проводника задается в мм².

Закон Ома для участка цепи

Сила тока (I) в участке цепи прямо пропорциональна напряжению (U) на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению (R).

$[I=frac{U}{R}]$

Последовательное сопротивление проводников

Паралельное сопротивление проводников

$[frac{1}{R}=frac{1}{R_1}+frac{1}{R_2}]$

При параллельном соединении двух проводников, общее сопротивление можно рассчитать с помощью следующей формулы:

$[R=frac{R_1R_2}{R_1+R_2}]$

При параллельном соединении n количества одинаковых проводников сопротивлением r, общее сопротивление такого соединения будет находится как отношение сопротивления одного такого проводника к их количеству.

$[R=frac{r}{n}]$

Работа и мощность электрического тока

Работа () тока совершаемая при перемещении заряда () из точки А в точку Б равна произведению напряжения () между этими точками и величине этого заряда.

или:

где время в течении которого ток идет по цепи.
Мощность электрического тока определяется как произведение силы тока и напряжения.

$[P=frac{U^2}{R}]$

Закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты выделяющееся на проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно работе электрического поля, совершаемой при перемещении заряда.

$[Q=frac{U^2}{R}t]$

Закон Ома для полной цепи

Cила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС () и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи, где под полным сопротивлением понимается сумма внешних (R) и внутренних сопротивлений (r).

$[I=frac{varepsilon}{R+r}]$

Соединение одинаковых батарей c ЭДС и внутренним сопротивлением
1. Последовательно

2. Параллельно

$[r=frac{r}{N}0]$

Полная мощность источника

Потерянная в источнике тепловая мощность

$[P_{-}=I^2r]$

Полезная мощность на внешней нагрузке

$[P_{+}=varepsilon I - I^2r = UI]$

КПД источника тока Определяется как соотношение полезной мощности к полной мощности цепи или как отношение сопротивления нагрузки к полному сопротивлению всей цепи.

$[eta = frac{P_{+}}{P} = frac{R}{R+r}]$

Электролиз

Электролиз — физико-химический процесс выделения на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.
Первый закон Фарадея Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит:

где — электрохимический эквивалент вещества (измеряется в кг/Кл).
Второй закон Фарадея. Электрохимические эквиваленты различных веществ пропорциональны их молярным массам и обратно пропорциональны числам, выражающим их химическую валентность.

$[k = frac{1}{F}frac{A}{n}]$

где 96500 Кл/моль — постоянная Фарадея, — молярная масса иона, — его валентность.
КПД Электролиза при потери части массы.

$[eta = frac{m}{kq}]$

Источник

Ученик

(188),
закрыт

10 лет назад

Татьяна Полтавцева

Профи

(833)

10 лет назад

Обозначим: n – концентрация свободных заряженных частиц в про воднике, v – скорость их поступательного движения, q – заряд одной частицы, тогда I = qnvS. ( Физика – 10, “Законы постоянного тока”, стр. 270).

Источник

8. Заряд, прошедший через поперечное сечение проводника

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Закон Ома для участка цепи

Последовательное сопротивление проводников

Паралельное сопротивление проводников

Работа и мощность электрического тока

Закон Джоуля-Ленца

Закон Ома для полной цепи

Электролиз

Вам также может понравиться

Как найти упаковку для своего товара

Высота треугольника как найти формула равнобедренного треугольника

Как исправить линии судьбы на руке

Добавить комментарий Отменить ответ