ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКАФизика · 8 класс · § 19
Увидеть. Изменить. Понять.

§ 19. Электрический ток. Источники тока

Какие условия нужны, чтобы заряды двигались направленно и ток поддерживался долго?

Объясняющая модельСхемы и примеры10 вопросов с разбором
Главный вопрос

Какие условия нужны, чтобы заряды двигались направленно и ток поддерживался долго?

Наблюдаем и объясняем

Источник, ключ и потребитель

Замыкай условную цепь, меняй источник и наблюдай путь энергии. Стрелки тока и электронов направлены противоположно.

Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.

20 %

Качественная цепь постоянного тока с резистором; показан только внешний участок. Движение точек ускорено для наглядности и не равно скорости сигнала.

01

Хаотическое и направленное движение

Электрический ток — направленное движение заряженных частиц. В металле свободные электроны совершают тепловое движение и без подключённого источника. При действии электрического поля к нему добавляется упорядоченная составляющая.

Не всякое движение частиц является током. Движение нейтральной молекулы само по себе не переносит суммарный электрический заряд. Для устойчивого тока через обычный участок цепи нужны подвижные носители и электрическое воздействие.

Хаотическое и направленное движение: сравнение
СитуацияЕсть направленный перенос заряда?
Тепловое движение без внешнего поляВ среднем нет
Электроны в замкнутой цепиДа
Движение нейтрального телаСамо по себе не означает ток

Ток — направленный перенос заряда, а не любое движение частиц.

Останавливаются ли электроны полностью при размыкании цепи?

Нет. Прекращается устойчивый направленный перенос во внешней цепи, но тепловое движение частиц сохраняется.

02

Источник поддерживает разделение

Источник тока преобразует другой вид энергии и поддерживает напряжение на своих зажимах. В батарее участвуют химические процессы, в генераторе — механическая работа, в солнечном элементе — энергия света.

Источник не поставляет «новые электроны для лампы» непрерывно. Носители уже присутствуют в проводниках. Его роль — поддерживать энергетические условия, при которых в замкнутой цепи идёт направленный перенос.

Источник поддерживает разделение: сравнение
ИсточникОсновное преобразование
Гальванический элементХимическая → электрическая энергия
ГенераторМеханическая → электрическая энергия
Солнечный элементЭнергия света → электрическая энергия

Источник поддерживает ток за счёт преобразования энергии.

Почему батарея со временем перестаёт нормально питать устройство?

Её химическая система меняется, доступная энергия уменьшается, а рабочие характеристики ухудшаются. Это не связано с исчезновением заряда как физической величины.

Химический элемент типоразмера AA

В химическом источнике электрические процессы поддерживаются химическими превращениями.

Solomon203 · CC BY 3.0 · Источник. Без изменений.

Солнечные панели в Уайандотте, США

Солнечные элементы преобразуют энергию падающего света в электрическую.

Rmhermen · CC BY-SA 4.0 · Источник фотографии.

03

Замкнутый путь

Простейшая цепь состоит из источника, проводов, потребителя и ключа. При замыкании появляется непрерывный проводящий путь. При размыкании устойчивый ток прекращается; между отдельными разомкнутыми участками при этом может оставаться напряжение.

Замыкать полюсы источника одним проводом без рассчитанного потребителя нельзя: малое сопротивление создаёт опасно большой ток. В модели ключ соединяет безопасную условную цепь с резистором, а не реальную батарею коротким проводом.

Источник

Поддерживает напряжение

Замкнутые проводники

Обеспечивают путь

Потребитель

Преобразует полученную энергию

Ключ

Разрывает или замыкает цепь

Для устойчивого тока во внешней цепи нужен замкнутый проводящий путь.

Почему выключенная лампа не доказывает, что в цепи нигде нет напряжения?

При разомкнутом ключе ток может отсутствовать, но источник продолжает поддерживать напряжение между своими полюсами.

04

Действия электрического тока

Ток проявляется нагреванием проводников, магнитным действием, химическими изменениями в определённых средах и свечением подходящих устройств. Эти действия позволяют обнаруживать ток и использовать его в технике.

Не каждый потребитель демонстрирует все действия одинаково. В резисторе основным полезным или побочным результатом бывает нагрев, в двигателе — движение, в электролизёре — химическое превращение. Наблюдаемое действие связано с преобразованием энергии.

Тепловое

Нагреватель

Магнитное

Электромагнит и двигатель

Химическое

Изменение вещества в электролите

Световое

Лампа или светодиод

Ток обнаруживают по его действиям.

Лампа получает энергию: исчезает ли в ней электрический заряд?

Нет. При установившемся токе заряд не накапливается непрерывно и не уничтожается. Передаётся и преобразуется энергия.

Соберём главное

Шесть выводов

01Ток — направленный перенос заряда, а не любое движение частиц.
02Источник поддерживает ток за счёт преобразования энергии.
03Для устойчивого тока во внешней цепи нужен замкнутый проводящий путь.
04Ток обнаруживают по его действиям.
05Напряжение может сохраняться после размыкания внешней цепи.
06Короткое замыкание нельзя использовать как способ проверки батареи.
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе

Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.

1. Электрический ток —…
2. Нужны ли подвижные носители?
3. При размыкании цепи тепловое движение электронов…
4. Химический элемент преобразует прежде всего…
5. Генератор обычно преобразует…
6. Солнечный элемент использует…
7. Для устойчивого тока внешняя цепь должна…
8. Соединение полюсов батареи одним малосопротивляющимся проводом…
9. Что из перечисленного является действием тока?
10. В лампе при установившемся токе…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Физика, 8 класс», § 19. Тема и содержание сверены с файлом «8 класс. Физика — § 19. Источники тока.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.

Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.

↑

Загрузка прогресса…