Робота, потужність, ККД

 

Робота, потужність 
електричного струму. ККД

Робота електричного струму

Робота і потужність електричного струму

вчимо нову тему

Урок-лекція у 8 класі ЛФМЛ 

1. Робота електричного струму. Електрична потужність.

2. Закон Джоуля-Ленца. 

3. Застосування теплової дії струму.

Приємного перегляду.

***

Електрика 

в гіф-картинках

Джоулева теплота

* * *

 

Електрика 

в гіф-картинках

Графітова електрика

Розрахунок опору електричних кіл

 

 Розрахунок опору електричних кіл

Резистори

1. Розрахунок опору при змішаному з'єднанні провідників.

2. Розрахунок опору за допомогою симетрії в колі.

3. Розрахунок опору нескінченних ланцюжків.

Лекція, ЛФМЛ, вівторок 4.04.2023 р.

Львів, Лем та електрика

 

До розрахунку опору електричних кіл ...

У цій школі навчався всесвітньо відомий польський письменник-фантаст Станіслав Лем. Твори Лема були перекладені багатьма мовами. Сам письменник народився і виріс у Львові, але у 1939-у році, коли прийшли совіти, назавжди покинув місто, переселившись до Кракова. На його думку радянська влада назавжди зіпсувала “старий Львів”.

До речі, в цій же школі навчалися письменник Маркіян Шашкевич, музикант Ілько Лемко, політик Олег Тягнибок.

Більше фізики безмежних ланцюжків тут і  тут.

Закон Ома

 

Закон Ома для однорідної ділянки кола

вчимо нову тему

Урок - лекція №1 

у 8-В класі (НУШ) ЛФМЛ 

 

Закон Ома 

1. Струм, напруга та їх вимірювання. 

2. Закон Ома для однорідної ділянки кола. 

3. Опір провідника (питомий опір, питома провідність, провідність, одиниці вимірювання).

 

Урок - лекція №2 

у 8-В класі (НУШ) ЛФМЛ 

Несподівана аналогія

 

 

• Відомі наступні правила знаходження загального опору при послідовному та паралельному з'єднанні резисторів (рис.1). Їх легко отримати, використовуючи закон Ома для однорідної ділянки кола. В курсі електродинаміки в старших класах ми познайомимось із паралельним та послідовним з'єднанням конденсаторів, індуктивностей, джерел.  

• Проте схожі з'єднання можна зустріти і в механіці. Наприклад: дві пружини жорсткостями к(1) та к(2) відповідно, з'єднано паралельно.  Легко  довести, що, внаслідок заміни цих двох  пружин  однією  жорсткості   к   не  спостерігатиметься  жодних   змін   якщо     к = к(1) + к(2). Отже:

• при паралельному з"єднанні пружин сумарна жорсткість дорівнює  алгебраїчній  сумі жорсткостей всіх пружин ( рис. 2.1 ). 

• Слід зауважити, що всі пружини в процесі деформації повинні перебувати  в рівних умовах.

Електричний струм

Електричний струм. Закон Ома.
 Паралельне та послідовне з'єднання провідників

Мал. 1 Електричний струм в металевому провіднику

   Якщо  ізольований провідник помістити в електричне поле  Е. то на вільні носії заряду q в провіднику діятиме сила  F = qE. В результаті в провіднику виникне короткочасне переміщення вільних зарядів. Цей процес закінчиться тоді, коли власне електричне поле зарядів, яке зя’вляється на поверхні провідника, скомпенсує повністю зовнішнє поле. Результуюче електростатичне поле всередині провідника дорівнює нулеві.

Однак, в провідниках може при певних умовах виникнути неперервний впорядкований рух вільних носіїв електричного заряду. Такий рух називається електричним струмом. За напрям електричного струму прийняли напрям руху додатних вільних носіїв заряду. Щоб в провіднику протікав електричний струм, потрібно в ньому створити електричне поле.

Кількісною мірою електричного струму служить сила струму I – скалярна фізична величина, яка дорівнює заряду, який переноситься через поперечний переріз провідника (мал. 1) за одиницю часу:

I = Δq/Δt.

* * *

 

Електризація + поверхневий натяг 

в гіф-картинках

Електризація

Електростатика (готуємось до заліку)

 

Вибрані питання електростатики

Урок-лекція у 8-му класі ЛФМЛ

1. Зв'язок між потенціалом і напруженістю електричного поля. 

2. Метод зображень. 

3. Поле сферичної поверхні.

Діелектрики в зовнішньому електричному полі

 

Діелектрики. 

Поляризація діелектриків

+ відео уроку

Поляризація діелектрика

  При внесенні діелектрика в зовнішнє електричне поле Е₀ в ньому виникає перерозподіл зарядів, які входять до складу атомів або молекул. В результаті такого перерозподілу на поверхні діелектричного зразка появляються надлишкові нескомпенсовані зв’язані заряди. Всі заряджені частинки, які утворюють макроскопічні зв’язані заряди, як і раніше входять до складу своїх атомів.

Звязані заряди створюють електричне поле Е' яке всередині діелектрика направлено противополежно вектору напруженості Е₀  зовнішнього поля. Цей процес називають поляризацією діелектрика. В результаті повне електричне поле 

Е = Е₀ + Е'  

всередині діелектрика виявляється по модулю меншим зовнішнього поля. 

Фізична величина, яка дорівнює відношенню модуля напруженості Е₀ зовнішнього електричного поля в вакуумі до модуля напруженості Е повного поля в однорідному діелектрику, називають діелектричною проникністю речовини. 

ε = Е₀/Е

Існує декілька механізмів поляризації діелектриків. Основними з них є орієнтаційна і електронна поляризації. Ці механізми проявляються зазвичай при поляризації газоподібних, рідинних і деяких твердотільних діелектриків.

***

 

Робота в електричному полі. Потенціал

Урок-лекція у 8-му класі  ЛФМЛ

1. Робота в однорідному гравітаційному полі.
2. Робота в електростатичному полі.
3. Потенціал електричного поля. Напруга.

Провідники в електричному полі

 

Провідники та діелектрики в електричному полі*

*Ознайомитись із даним матеріалом, опрацювати його  та створити конспект і написати його в лекційний зошит

 

Мал. 1 Електростатична індукція

 

 Речовини, внесені в електричне поле, можуть суттєво змінити його. Це пов’язано з тим, що речовина складається з заряджених частинок. При наявності зовнішнього поля відбувається перерозподіл заряджених частинок, і в речовині виникає власне електричне поле. Повне електричне поле Е складається з зовнішнього поля Е₀ і  внутрішнього поля Е’ яке створюють заряджені частинки речовини.

Загалом речовини різноманітні за своїми електричними властивостями. Найбільш широкими класами  речовин є провідники і діелектрики.

Головна особливість провідників – наявність вільних  зарядів (електронів), які беруть участь в тепловому русі і можуть пересуватися по всьому об’єму провідника під дією електричного поля. Типові провідники – метали.

Робота та потенціал в електриці

 

1°. Робота в електричному полі

Мал. 1 Робота електричних сил при малому переміщенні 
Δl заряду q

При переміщенні пробного заряду q в електричному полі електричні сили виконують роботу. Ця робота при малому переміщенні Δl дорівнює (мал. 1): 

ΔA = F∙Δl∙cosα = qEΔlcosα = qE_lΔl.

Електричне поле володіє важливою властивістю:

Робота сил електростатичного поля при переміщенні заряду з одної точки поля в іншу не залежить від форми траєкторії, а визначається лише положенням початкової і кінцевої точок і величиною заряду.

Подібну властивість має гравітаційне поле, і це зрозуміло, оскільки гравітаційні та кулонівські сили описуються  подібними співвідношеннями.

Наслідком незалежності роботи від форми траєкторії є наступне твердження:

Робота сил електростатичного поля при переміщенні заряда по будь-якій замкненій траєкторії дорівнює нулю.

Силові поля, які мають таку властивість, називають потенціальними або консервативними.

Якщо електростатичне поле створює декілька точкових зарядів Q_i, то при переміщенні пробного заряду q робота A результуючого поля відповідно до  принципу суперпозиціі буде складатися з робіт A_i кулонівських полів точкових зарядів: А = ∑А_і . Оскільки кожен член суми A_i не залежить від форми траєкторії, то і повна робота A результуючого поля не залежить від шляху і визначається лише положенням початкової і кінцевої точок траєкторії. 

* ** *

 

Електричне поле 

Урок-лекція у 8-му класі  ЛФМЛ

1. Поняття про поле. 

2. Напруженість - силова характеристика електричного поля. 

3. Графічне зображення полів. Силові лінії електричного поля (лінії напруженості).

Електричне поле

Електричне поле та його характеристики 

Електризація

Електричні заряди не діють безпосередньо один на одний. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле. Це поле зумовлює силову дію на інші заряджені тіла.   

Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Отже, взаємодія заряджених тіл здійснюється завдяки електричному полю, яке оточує заряджені тіла.

Електричне поле, яке оточує заряджене тіло, можна досліджувати за допомогою так званого пробного заряду – невеликого по величині точкового заряду, який не вносить помітного перерозподілу досліджуваних електричних полів.

Для кількісного визначення електричного поля вводять силову характеристику електричного поля - напруженість електричного поля.

Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, яка дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на позитивний пробний заряд, поміщений в дану точку простору, до величини цього заряду:

E = F/q

Закон Кулона

 

Закон Кулона

 

Вперше закон взаємодії нерухомих електричних зарядів встановив англійський фізик Кавендіш, однак свої дослідження він не оприлюднив і вони стали відомі науковій громадськості після публікацій Дж. Максвелла в середині ХІХ сторіччя.  Французький фізик Ш. Кулон (1785 г.) незалежно від Кавендіша встановив закон взаємодії електричних зарядів. В своїх дослідах Кулон вимірював сили притягання і відштовхування заряджених кульок за допомогою сконструйованого ним приладу – крутильних терезів (рис. 2), які мали надзвичайно високу чутливість. Так, наприклад, коромисло терезів поверталось на 1° під дією сили  10^–9 Н.

Електричний заряд

Електричний заряд

(формуємо нове поняття)

Електричний заряд – це фізична величина, яка характеризує властивості частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.

Фундаментальні властивості зарядів частинок.

1.  В природі існує два види електричних зарядів: додатні (позитивні) та від’ємні (негативні).

2. Заряди можуть передаватись ( наприклад, під час контакту ) від одного тіла до іншого. На відміну від маси електричний заряд не є невід’ємною характеристикою тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний електричний заряд.

3. Однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні – притягуються. В цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами притягання.

4. Одним з фундаментальних законів природи є експериментально встановлений закон збереження електричного заряду.

В ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів всіх тіл залишається сталою:

   q₁+q₂+q₃+ … = const

Електрика (початок)

 

Електризація

   в "гіфках"   

1. Електризація тертям