Презентация, доклад (с видеофрагментом) по физике на тему: Закон Ома для полной цепи

МФиИ
Барышникова С. В.

Кирхгоф)
Сторонние силы
Электродвижущая сила
Природа ЭДС
Закон Ома для полной цепи
Правила Кирхгофа
Тест
Задачи
Контрольные вопросы

член-корреспондент Берлинской АН, иностранный почетный член Лондонского Королевского общества
Открытия и достижения:
закон зависимости силы тока от напряжения на участке и для полной цепи;
зависимость сопротивления проводника от длины и площади его поперечного сечения.

Академии Наук.
Области работы:
̶ математическая физика,
̶ электричество,
̶ механика,
̶ оптика,
̶ гидродинамика.
Открытия и достижения:
1845-1847 гг. – правила Кирхгофа,
1857 - общая теория движения тока в проводниках. 

будет ли в такой цепи возникать электрический ток?
Будет ли этот ток постоянным?

Рис. 1

Каким способом поддержать ток постоянным?

Рис. 2

Все виды сил, отличные от кулоновских, называются сторонними.

- работа сторонних сил по перемещению перемещению заряда q вдоль замкнутого контура.

Что будет представлять собой Аст гальванического элемента?

СИ:

Видеофрагмент № 2

ЭДС самоиндукции Видеофрагмент № 3

Механическая ЭДС Видеофрагмент № 4

ЭДС источника, и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи

Рис. 3

R – внешнее сопротивление;
ε – ЭДС;
r – внутреннее сопротивление источника тока;
R+r – полное сопротивление цепи

I

R

r

ε

r, используя закон сохранения энергии.
Δq – заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время Δt
Aст= ε Δq, Δq=IΔt, => Aст= ε IΔq
Используя закон Джоуля-Ленца:
Q=I2RΔt+I2rΔt=I2Δt(R+r).
По закону сохранения энергии:
A=Q => ε=IR+Ir

и т.д., то полная ЭДС равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
Для цепи, изображенной на рис. 4, при обходе контура против часовой стрелки:
ε= ε1+ε2+ε3=| ε1 | - | ε2 |+| ε3 |

Рис. 4

Полное сопротивление цепи RП равно сумме всех сопротивлений:
RП = R+r1+r2+r3

то общая ЭДС равна ЭДС одного источника.

ε

ε

r2

r1

I

Если сторонние силы способствуют перемещению положительных зарядов, то ε>0, если препятствуют, то ε<0

Величина обратная внутреннему сопротивлению:

узла, равна нулю.




Узел – точка цепи, где сходится больше двух проводников.

Второе правило Кирхгофа: сумма напряжений (произведений сил токов на сопротивление) в любом замкнутом контуре равна сумме ЭДС.

I1

I2

I3

I4

Рис. 5

электрического заряда внутри источника тока, к величине этого заряда, называется …
напряжением
силой тока
электрическим сопротивлением
электродвижущей силой
2.Резистор подключен к источнику тока с ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сила тока в электрической цепи равна 2 А. Каково сопротивление резистора?
10 Ом
9 Ом
4 Ом
1 Ом
3. Единица измерения ЭДС - …
вольт
ампер
джоуль
ом

мощность
напряжение и внутреннее сопротивление
ЭДС и мощность
5. На каком участке цепи свободные заряды движутся против сил электростатического поля?
на любом участке
в источнике тока
рядом с выключателем
в соединительных проводах
6. Основной задачей сторонних сил является…
генерирование звуковых колебаний
создание гравитационного поля
разделение зарядов
нет верного ответа

внешнюю цепь сопротивлением R=12,4 Ом. Какое количество теплоты Q выделится во всей цепи за время t=10 мин?

Дано: СИ Решение:
ε=6,0 В Согласно закону Ома для полной цепи:
r=0,1 Ом
R=12,4 Ом
t=10 мин 600 с Количество теплоты, выделившееся на внешнем Q - ? участке цепи: Q1=I2Rt,
на внутреннем – Q2=I2rt

Q=Q1+Q2=I2(R+r)t = ≈ 1,7Дж

Решение:
ε=5,0 В Выберем направление токов на каждом
r=0,100 Ом участке.
R1=1,00 Ом По первому правилу Кирхгофа:
R2=2,00 Ом
R3=3,00 Ом
I-?

Найти силы токов в схеме на рисунке, если ε=5,0 В, r=0,100 Ом, R1=1,00 Ом, R2=2,00 Ом, R3=3,00 Ом. Применить правила Кирхгофа.

R1

ε, r

R3

R2

R1

ε, r

R3

R2

I2

I1

B

А

I3

I

II

Для узла А: I1+I2-I3=0 (1). Для узла В: I3-I1-I2=0. (2)
Очевидно, что уравнения одинаковы, поэтому первое правило пишут для N-1узла.
I1+I2=I3. (3)

Решение:
ε=5,0 В По второму правилу:
r=0,100 Ом для участка II: I2R2+I3R3=0; (4)
R1=1,00 Ом для участка I: I2R2-I1R1- I1r=ε (5).
R2=2,00 Ом Подставив (3) в (4): I2R2+(I1+I2)R3=0;
R3=3,00 Ом I2R2+I1R3+I2R3=0;I2(R2+R3)+I1R3=0
I-? Подставим в (5):

R1

ε, r

R3

R2

I2

I1

B

А

I3

I1=-2,17А I2=1,3A I3=-0,87A

Таким образом, мы неверно угадали направление первого и третьего токов.

I

II

зависимости силы тока от напряжения для участка цепи, а также закон, определяющий силу тока в замкнутой цепи.
Какие силы принято называть сторонними?
Сторонними называются все виды сил, отличные от кулоновских.
Что называют электродвижущей силой?
Электродвижущая сила (ЭДС) - физическая величина, характеризующая действие сторонних сил.

прямо пропорциональна ЭДС источника, и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
Сформулируйте правила Кирхгофа.
Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, входящих и выходящих из узла, равна нулю.
Второе правило Кирхгофа: сумма напряжений (произведений сил токов на сопротивление) в любом замкнутом контуре равна сумме ЭДС