Заряд через контрольное сечение
Меняй ток и время. Счётчик вычисляет прошедший заряд; стрелки различают ток и движение электронов.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Постоянный ток в металле. q = It — модуль перенесённого заряда. Точки обозначают условные порции и не передают реальную скорость электронов.
Заряд через сечение
Представь поперечное сечение провода как контрольную границу. Сила постоянного тока I равна заряду q, проходящему через эту границу за время t: I = q/t. Это не количество всех электронов в проводе и не скорость одного электрона.
Единица СИ — ампер: 1 А = 1 Кл/с. При токе 2 А за каждую секунду через сечение переносится заряд 2 Кл. Для переменного по времени тока отношение q/t даёт среднее значение за выбранный промежуток.
I = q/t
Сила тока
q = It
Перенесённый заряд
t = q/I
Время переноса
Сила тока показывает перенос заряда через сечение за единицу времени.
Достаточно ли знать, что прошло 10 Кл?
Нет. Если заряд прошёл за 2 с, средний ток равен 5 А; за 10 с — 1 А. Время принципиально важно.
Условное направление
За направление тока приняли направление движения положительных зарядов. Во внешней цепи источника обычный ток направлен от положительного зажима к отрицательному. В металле носители отрицательны, поэтому электроны дрейфуют в противоположную сторону.
В электролите положительные ионы движутся по направлению тока, отрицательные — против него; оба движения могут давать вклад в один ток. Нельзя выбирать направление тока исключительно по стрелке движения электронов.
| Носитель | Движение относительно тока |
|---|---|
| Положительный ион | По направлению тока |
| Электрон | Против направления тока |
| Отрицательный ион | Против направления тока |
Направление тока выбрано по движению положительных зарядов.
Если отрицательные ионы движутся влево, куда направлен их вклад в ток?
Вправо. Направленный перенос отрицательного заряда влево эквивалентен по условному направлению тока переносу положительного вправо.
Детали учебной цепи: источники, провода, резисторы и светодиоды
В замкнутой ветви ток означает перенос заряда через каждое её сечение.
Mr. D.M.C. Janiththa, admin in phobia.tech · CC BY-SA 4.0 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Цифровой мультиметр
Измерение тока требует подходящего режима и последовательного включения.
André Karwath aka Aka · CC BY-SA 2.5 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Считаем и переводим единицы
За 20 с через проводник прошёл заряд 6 Кл. I = 6/20 = 0,3 А = 300 мА. Если этот ток сохраняется 2 минуты, за 120 с пройдёт q = 0,3·120 = 36 Кл.
Миллиампер — тысячная доля ампера. При подстановке времени нужно переводить минуты и часы в секунды, если заряд требуется в кулонах. В модели точки условно представляют порции заряда, а счётчик фиксирует перенос через выбранное сечение.
Перевод времени
2 мин = 120 с
Подстановка
q = 0,3·120
Результат
36 Кл
Для расчёта в СИ ток выражают в амперах, время — в секундах.
Почему нельзя подставить 2 вместо 120 в этом примере?
Число 2 выражено в минутах, а ампер означает кулон в секунду. Несогласованные единицы дали бы неверный результат.
Ток и скорость сигнала
Направленная скорость электронов не равна скорости распространения электрического воздействия по цепи. Лампа реагирует на замыкание быстро, потому что поле изменяется вдоль цепи, а носители уже находятся во всех её участках.
В установившейся последовательной цепи через разные сечения за одно время проходит одинаковый заряд. Иначе заряд непрерывно накапливался бы на каком-то участке. При этом энергия на разных элементах может преобразовываться по-разному.
Ключ замкнут
Изменяется поле в цепи
Носители на месте
Начинается общий направленный перенос
Установившийся режим
Нет непрерывного накопления заряда
В последовательной цепи установившийся ток одинаков на всех участках.
Ток после лампы меньше, потому что лампа потратила заряд?
Нет. Лампа преобразует энергию, а не уничтожает заряд. Сила установившегося тока до и после неё одинакова.
Шесть выводов
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.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 8 класс», § 20. Тема и содержание сверены с файлом «8 класс. Физика — § 20. электрического 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.