Электрическое напряжение

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц, которое создается электрическим полем. Электрическое поле при этом совершает работу. Электрическое напряжение – физическая величина, характеризующая электрическое поле. Обозначается буквой U.

Физический смысл: Электрическое напряжение показывает, какую работу А совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую (при этом q = 1 Кл).

 

 

Единица измерения напряжения называется вольтом В.

За единицу напряжения принимают такое напряжение на концах проводника, при котором работа электрического поля по перемещению электрического заряда 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж.

 

1 В= 1 Дж/1 Кл

 

Применяют другие единицы: милливольт, киловольт.

 

Вольтметр. Измерение напряжения

Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр. Обозначается в электрической цепи в виде буквы «V» в окружности. Зажимы вольтметра присоединяются к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение (т.е. между этими точками поле перемещает заряд, совершая работу.). Такое включение прибора называют параллельным. Положительный зажим вольтметра необходимо обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.

Зависимость силы тока от напряжения.

Г. Ом проводил опыты, собрав цепь из источника тока, амперметра, ключа и проводника, к концам которого подсоединил вольтметр.

Он увеличивал количество источников тока, тем самым напряжение увеличивалось. При этом возрастала и сила тока. (кривая 1.). Затем Ом заменил проводник на второй проводник из другого материала, и повторил опыт. Сила тока также увеличивалась при увеличении напряжения, однако характер изменения был другим (кривая 2).

 

Электрическое сопротивление проводника.

В другом эксперименте Ом исследовал как зависит сила тока при включении в цепь проводников из различных материалов. Результаты показали, что при включении проводников различного материала (медь, алюминий, серебро, золото и т.д.) сила тока принимает разные значения. Этот факт объясняется тем, что у проводников существует электрическое сопротивление. При этом проводники разных материалов обладают отличным друг от друга сопротивлением. Обозначается буквой R/

Физический смысл: За единицу электрического сопротивления принимают 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В течет ток силой 1 А.

В чем причина сопротивления? Свободные электроны, из которых «состоит» ток, при попадании в проводник начинают взаимодействовать с положительными ионами проводника и притягиваться к этим ионам. (напоминаю, электрон имеет отрицательный заряд). Таким образом, электроны замедляются, сквозь поперечное сечение проводника проходит за 1 с меньшее количество электронов. Соответственно, уменьшается переносимый за 1 с заряд, т.е. уменьшается сила тока. Каждый проводник препятствует протекания электрического тока и «сопротивляется» этому.

 

Закон Ома.

Обобщая два полученных вывода (сила тока увеличивается при увеличении напряжении; сила тока уменьшается при увеличении сопротивления) Ома сформулировал свой знаменитый закон:

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

 

 

I – сила тока на участке цепи; U – напряжение на этом участке, R – сопротивление участка.

 

Если выразим сопротивление из формулы закона Ома, получим: