Chargez en mouvement. Cela peut prendre la forme d’une décharge soudaine d’électricité statique, comme la foudre. Ou encore, il peut s'agir d'un processus contrôlé dans des générateurs, des batteries, des piles solaires ou des piles à combustible. Aujourd'hui, nous examinerons la notion même de « courant électrique » et les conditions d'existence courant électrique.

Énergie électrique

La majeure partie de l’électricité que nous consommons provient du courant alternatif du réseau électrique. Il est créé par des générateurs qui fonctionnent selon la loi d'induction de Faraday, grâce à laquelle un champ magnétique changeant peut induire un courant électrique dans un conducteur.

Les générateurs ont des bobines de fil rotatives qui traversent des champs magnétiques pendant leur rotation. Lorsque les bobines tournent, elles s'ouvrent et se ferment par rapport champ magnétique et crée un courant électrique qui change de direction à chaque virage. Le courant effectue un cycle complet d'avant en arrière 60 fois par seconde.

Les générateurs peuvent être alimentés par des turbines à vapeur chauffées au charbon, au gaz naturel, au pétrole ou à un réacteur nucléaire. Depuis le générateur, le courant traverse une série de transformateurs, où sa tension augmente. Le diamètre des fils détermine la quantité et l'intensité du courant qu'ils peuvent transporter sans surchauffe ni perte d'énergie, et la tension n'est limitée que par la qualité de l'isolation des lignes de la terre.

Il est intéressant de noter que le courant est transporté par un seul fil et non deux. Ses deux faces sont désignées comme positives et négatives. Cependant, comme la polarité du courant alternatif change 60 fois par seconde, ils portent d'autres noms : chaud (lignes électriques principales) et terre (sous terre pour compléter le circuit).

Pourquoi le courant électrique est-il nécessaire ?

Les utilisations du courant électrique sont nombreuses : il peut éclairer votre maison, laver et sécher vos vêtements, soulever la porte de votre garage, faire bouillir l'eau dans une bouilloire et activer d'autres articles ménagers qui nous facilitent grandement la vie. Cependant, la capacité du courant à transmettre des informations devient de plus en plus importante.

Lorsque votre ordinateur se connecte à Internet, seule une petite quantité de courant électrique est utilisée, mais c'est quelque chose sans l'homme moderne je ne peux pas imaginer sa vie.

Le concept de courant électrique

Comme le courant d’une rivière, un flux de molécules d’eau, un courant électrique est un flux de particules chargées. Quelle en est la cause, et pourquoi cela ne va-t-il pas toujours dans le même sens ? Quand vous entendez le mot « couler », à quoi pensez-vous ? Ce sera peut-être une rivière. C’est une bonne association car c’est de cette raison que le courant électrique tire son nom. C'est très similaire à l'écoulement de l'eau, mais au lieu que les molécules d'eau se déplacent le long d'un canal, ce sont des particules chargées qui se déplacent le long d'un conducteur.

Parmi les conditions nécessaires à l’existence du courant électrique, il y a un point qui nécessite la présence d’électrons. Les atomes dans un matériau conducteur contiennent un grand nombre de ces particules chargées libres flottant autour et entre les atomes. Leur mouvement est aléatoire, il n’y a donc aucun flux dans une direction donnée. Que faut-il pour que le courant électrique existe ?

Les conditions d'existence du courant électrique incluent la présence de tension. Lorsqu’il est appliqué à un conducteur, tous les électrons libres se déplacent dans la même direction, créant ainsi un courant.

Curieux de connaître le courant électrique

Ce qui est intéressant, c'est que lorsque l'énergie électrique est transférée à travers un conducteur à la vitesse de la lumière, les électrons eux-mêmes se déplacent beaucoup plus lentement. En fait, si vous marchiez lentement à côté d’un fil conducteur, votre vitesse serait 100 fois plus rapide que celle des électrons. Cela est dû au fait qu’ils n’ont pas besoin de parcourir de grandes distances pour se transférer de l’énergie.

Courant continu et alternatif

Aujourd'hui, il en existe deux largement utilisés différents types courant - continu et alternatif. Dans le premier cas, les électrons se déplacent dans une direction, du côté « négatif » vers le côté « positif ». Le courant alternatif pousse les électrons d’avant en arrière, changeant la direction du flux plusieurs fois par seconde.

Les générateurs utilisés dans les centrales électriques pour produire de l'électricité sont conçus pour produire du courant alternatif. Vous n'avez probablement jamais remarqué que les lumières de votre maison scintillent parce que la direction du courant change, mais cela se produit trop rapidement pour que vos yeux le détectent.

Quelles sont les conditions d’existence du courant électrique continu ? Pourquoi avons-nous besoin des deux types et lequel est le meilleur ? Ce bonnes questions. Le fait que nous utilisons encore les deux types de courant suggère qu’ils servent tous deux à des fins spécifiques. Au 19ème siècle, il était clair qu'une transmission efficace de l'énergie vers longues distances entre la centrale électrique et la maison n'était possible qu'à très haute tension. Mais le problème était que l’envoi de très haute tension était extrêmement dangereux pour les personnes.

La solution à ce problème était de réduire la tension à l’extérieur de la maison avant de la renvoyer à l’intérieur. À ce jour, le courant électrique continu est utilisé pour la transmission sur de longues distances, principalement en raison de sa capacité à être facilement converti en d’autres tensions.

Comment fonctionne le courant électrique ?

Les conditions d'existence du courant électrique incluent la présence de particules chargées, d'un conducteur et d'une tension. De nombreux scientifiques ont étudié l’électricité et ont découvert qu’il existe deux types d’électricité : statique et actuelle.

C'est la seconde qui joue un rôle énorme dans Vie courante toute personne, car il représente un courant électrique qui traverse un circuit. Nous l'utilisons quotidiennement pour alimenter nos maisons et bien plus encore.

Qu’est-ce que le courant électrique ?

Lorsque des charges électriques circulent dans un circuit d’un endroit à un autre, un courant électrique est créé. Les conditions d'existence du courant électrique incluent, outre les particules chargées, la présence d'un conducteur. Le plus souvent, il s'agit d'un fil. Son circuit est un circuit fermé dans lequel le courant provient de la source d'alimentation. Lorsque le circuit est ouvert, il ne peut pas terminer le voyage. Par exemple, lorsque la lumière de votre pièce est éteinte, le circuit est ouvert, mais lorsque le circuit est fermé, la lumière est allumée.

Puissance actuelle

Sur les conditions d'existence du courant électrique dans un conducteur grande influence a une caractéristique de tension telle que la puissance. Il s’agit d’une mesure de la quantité d’énergie utilisée sur une certaine période de temps.

Il existe de nombreuses unités différentes qui peuvent être utilisées pour exprimer cette caractéristique. Cependant, la puissance électrique se mesure presque en watts. Un watt équivaut à un joule par seconde.

Charge électrique en mouvement

Quelles sont les conditions d’existence du courant électrique ? Cela peut prendre la forme d’une décharge soudaine d’électricité statique, comme un éclair ou une étincelle due au frottement avec un tissu en laine. Cependant, le plus souvent, lorsque nous parlons de courant électrique, nous parlons d'une forme d'électricité plus contrôlée qui fait brûler les lumières et fait fonctionner les appareils électroménagers. La majeure partie de la charge électrique est portée par des électrons négatifs et des protons positifs au sein d’un atome. Or, ces derniers sont pour la plupart immobilisés à l’intérieur noyaux atomiques, donc le travail de transfert de charge d’un endroit à un autre est effectué par des électrons.

Les électrons d’un matériau conducteur tel qu’un métal sont en grande partie libres de se déplacer d’un atome à un autre le long de leurs bandes de conduction, qui sont les orbites électroniques les plus élevées. Une force ou une tension électromotrice suffisante crée un déséquilibre de charge qui peut faire circuler des électrons à travers un conducteur sous la forme d'un courant électrique.

Si nous faisons une analogie avec l’eau, prenons, par exemple, un tuyau. Lorsque nous ouvrons la vanne à une extrémité pour permettre à l’eau de s’écouler dans le tuyau, nous n’avons pas besoin d’attendre que cette eau parvienne jusqu’au bout. Nous obtenons de l’eau à l’autre extrémité presque instantanément car l’eau entrante pousse l’eau qui se trouve déjà dans le tuyau. C'est ce qui se produit lorsqu'il y a un courant électrique dans un fil.

Courant électrique : conditions d'existence du courant électrique

Le courant électrique est généralement considéré comme un flux d’électrons. Lorsque les deux extrémités d'une batterie sont reliées entre elles à l'aide d'un fil métallique, cette masse chargée traverse le fil d'une extrémité (électrode ou pôle) de la batterie à l'autre. Alors, nommons les conditions d'existence du courant électrique :

1. Particules chargées.
2. Conducteur.
3. Source de voltage.

Cependant, tout n’est pas si simple. Quelles conditions sont nécessaires à l’existence du courant électrique ? Il est possible de répondre plus en détail à cette question en considérant les caractéristiques suivantes :

• Différence de potentiel (tension). C'est l'un des conditions obligatoires. Il doit y avoir une différence de potentiel entre les 2 points, ce qui signifie que la force répulsive créée par les particules chargées à un endroit doit être supérieure à leur force à un autre point. Les sources de tension ne se trouvent généralement pas dans la nature et les électrons sont répartis dans environnement assez uniformément. Néanmoins, les scientifiques ont réussi à inventer certains types de dispositifs dans lesquels ces particules chargées peuvent s'accumuler, créant ainsi la tension indispensable (par exemple dans les batteries).
• Résistance électrique (conducteur). C’est la deuxième condition importante nécessaire à l’existence du courant électrique. C’est le chemin emprunté par les particules chargées. Seuls les matériaux qui permettent aux électrons de se déplacer librement agissent comme conducteurs. Ceux qui n’ont pas cette capacité sont appelés isolants. Par exemple, un fil métallique sera un excellent conducteur, tandis que sa gaine en caoutchouc sera un excellent isolant.

Après avoir soigneusement étudié les conditions d'émergence et d'existence du courant électrique, les hommes ont pu apprivoiser cet élément puissant et dangereux et le diriger pour le bien de l'humanité.

Les effets du courant électrique sont les phénomènes provoqués par le courant électrique. Ils peuvent être utilisés pour juger de la présence de courant.

Revêtement de certains métaux avec une fine couche d'autres (nickelage, chromage, cuivrage, argentage, dorure, etc.) - galvanoplastie

Intensité du courant Effet du courant sur le corps humain 0 - 0,5 m. A Absent 0,5 - 2 m. A Perte de sensibilité 2 - 10 m. A Douleur, contractions musculaires 10 - 20 m. A Effet croissant sur les muscles, quelques dommages 16 m A Courant au-dessus duquel une personne ne peut plus se dégager des électrodes 20 - 100 m A Paralysie respiratoire 100 m A - 3 A Fibrillation ventriculaire mortelle (réanimation immédiate requise) Plus de 3 A Arrêt cardiaque. (Si le choc est bref, le cœur peut être réanimé.) Brûlures graves.

Le courant électrique est le mouvement ordonné de particules chargées. Pour l’existence du courant électrique, il faut conditions suivantes: 1. Disponibilité charges électriques dans le conducteur; 2. Disponibilité de tiers champ électrique pour le chef d'orchestre.

Les liquides conduisent-ils l’électricité ? Les électrolytes sont des solutions de sels, d'alcalis ou d'acides capables de conduire le courant électrique. Le courant électrique dans un électrolyte (liquide) est le mouvement directionnel des ions dans un champ électrique. (m=kit)

Comparez les expériences réalisées dans les figures. Qu’ont en commun les expériences et en quoi sont-elles différentes ? Pour créer un email. utilisation dans les champs Une source de courant est un dispositif dans lequel tout type d'énergie est converti en énergie électrique. Les dispositifs qui séparent les charges, c'est-à-dire créent un champ électrique, sont appelés sources de courant.

La première batterie électrique est apparue en 1799. Il a été inventé par le physicien italien Alessandro Volta (1745 - 1827) - physicien, chimiste et physiologiste italien, inventeur d'une source de courant électrique continu. Sa première source de courant, la « colonne voltaïque », a été construite en stricte conformité avec sa théorie de l’électricité « métallique ». Volta a alternativement placé plusieurs dizaines de petits cercles de zinc et d'argent les uns sur les autres, en plaçant entre eux du papier humidifié avec de l'eau salée.

Batterie (batterie) est le nom commun désignant une source d'électricité permettant d'alimenter de manière autonome un appareil portable. Il peut s'agir d'une seule cellule galvanique, d'une batterie ou d'une combinaison de ceux-ci dans une batterie pour augmenter la tension.

Une batterie est une source de courant chimique réutilisable. Si deux électrodes de carbone sont placées dans une solution saline, le galvanomètre n'indique pas la présence de courant. Si la batterie est préchargée, elle peut être utilisée comme source d’alimentation indépendante. Il existe différents types de piles : acides et alcalines. Dans ceux-ci, les charges sont également séparées en conséquence réactions chimiques. Les batteries électriques sont utilisées pour stocker l’énergie et alimenter de manière autonome divers consommateurs.

Petites piles scellées (SSB). Les GMA sont utilisés pour les petits consommateurs d'énergie électrique (téléphones radio, postes radio portables, montres électroniques, instruments de mesure, téléphones portables, etc.).

Une batterie (du latin accumulateur - collecteur) est un dispositif permettant de stocker de l'énergie en vue de son utilisation ultérieure.

Machine électrophore Avant fin XVIII Pendant des siècles, toutes les sources techniques de courant reposaient sur l’électrification par friction. La plus efficace de ces sources est devenue une machine électrophore (les disques de la machine tournent dans des sens opposés. Du fait du frottement des balais sur les disques, des charges de signe opposé s'accumulent sur les conducteurs de la machine) Source de courant mécanique - énergie mécanique convertie en énergie électrique.

Générateur électromécanique. Les charges sont séparées en faisant travail mécanique. Utilisé pour la production d’électricité industrielle. Générateur (du latin générateur - fabricant) est un appareil, un appareil ou une machine qui produit n'importe quel produit.

Thermoélément Thermocouple Un thermoélément (thermocouple) - deux fils de métaux différents doivent être soudés à une extrémité, puis le point de jonction est chauffé, puis un courant y apparaît. Les charges sont séparées lorsque la jonction est chauffée. Les éléments thermiques sont utilisés dans les capteurs de température et dans les centrales géothermiques comme capteurs de température. Source de courant thermique - l'énergie interne est convertie en énergie électrique

Photocellule Batterie solaire Photocellule. Lorsque certaines substances sont éclairées par la lumière, un courant y apparaît ; l'énergie lumineuse est convertie en énergie électrique. Dans cet appareil, les charges sont séparées sous l’influence de la lumière. Les batteries solaires sont fabriquées à partir de photocellules. Ils sont utilisés dans les batteries solaires, les capteurs de lumière, les calculatrices et les caméras vidéo. L'énergie lumineuse est convertie en énergie électrique grâce à des panneaux solaires.

Classification des sources de courant Source de courant Photocellule Méthode de séparation des charges Application Effet de la lumière Panneaux solaires Thermoélément chauffant Mesure de la température de jonction Réalisation de l'électromécanique. Production de générateur mécanique pour l'électricité industrielle. énergie travail Lampes de poche chimiques galvaniques, radios à réaction d'éléments Batterie Réaction chimique des voitures

Force actuelle – quantité physique, caractérisant l'effet du courant I n Désigné - n Mesuré en ampères - A n L'appareil de mesure est un ampèremètre, connecté en série. n Le dispositif de régulation est un rhéostat.

Pourquoi la résistance diminue-t-elle ? n La distance dans le diagramme entre la pointe de la flèche et le pôle du rhéostat est la distance parcourue par la charge le long d'un fil qui a une résistance élevée. En déplaçant le curseur du rhéostat vers la gauche, on réduit cette distance, et, par conséquent, la résistance du circuit.

Détermination de l'intensité du courant : l'intensité du courant est une quantité physique indiquant la quantité de charge qui a traversé la section transversale d'un conducteur par unité de temps.

Unité d'actuel ANDRE-Marie AMPERE (1775 - 1836) - Physicien et mathématicien français. L'intensité du courant dans un conducteur métallique est

La tension est une grandeur physique qui caractérise le travail d'un champ électrique pour déplacer une charge. n Désigné - U Mesuré en volts - V n Dispositif de mesure d'un voltmètre, connecté en parallèle. n

Pour l'existence d'un courant électrique constant, la présence de particules chargées libres et la présence d'une source de courant sont nécessaires. dans lequel tout type d’énergie est converti en énergie d’un champ électrique.

Source actuelle - un dispositif dans lequel tout type d'énergie est converti en énergie d'un champ électrique. Dans une source de courant, des forces externes agissent sur les particules chargées en circuit fermé. Les raisons de l'apparition de forces externes dans différentes sources de courant sont différentes. Par exemple, dans les batteries et les cellules galvaniques, des forces externes surviennent en raison de l'apparition de réactions chimiques, dans les générateurs de centrales électriques, elles surviennent lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique, dans les photocellules - lorsque la lumière agit sur les électrons des métaux et des semi-conducteurs.

Force électromotrice de la source de courant est le rapport entre le travail des forces externes et la quantité de charge positive transférée du pôle négatif de la source de courant au pôle positif.

Concepts de base.

Force actuelle - une grandeur physique scalaire égale au rapport de la charge traversant le conducteur au temps pendant lequel cette charge est passée.

Où je - la force actuelle, q - montant de la charge (quantité d'électricité), t - facturer le temps de transit.

La densité actuelle - grandeur physique vectorielle égale au rapport de l'intensité du courant à la section transversale du conducteur.

Où j -la densité actuelle, S - surface de la section transversale du conducteur.

La direction du vecteur densité de courant coïncide avec la direction du mouvement des particules chargées positivement.

Tension - une grandeur physique scalaire égale au rapport du travail total de Coulomb et des forces externes lors du déplacement d'une charge positive dans une zone à la valeur de cette charge.

Où UN - travail complet des forces extérieures et coulombiennes, q - charge électrique.

Résistance électrique - grandeur physique caractérisant les propriétés électriques section de chaîne.

Où ρ - résistance spécifique du conducteur, je - longueur de la section du conducteur, S - surface de la section transversale du conducteur.

Conductivité appelé l'inverse de la résistance

Où g - conductivité.

Les lois d'Ohm.

Loi d'Ohm pour une section homogène d'une chaîne.

L'intensité du courant dans une section homogène du circuit est directement proportionnelle à la tension à une résistance constante de la section et inversement proportionnelle à la résistance de la section à une tension constante.

Où U - tensions dans la région, R. - la résistance de la zone.

Loi d'Ohm pour une section arbitraire d'un circuit contenant une source de courant continu.

Où φ 1 - φ 2 + ε = U tension à une section donnée du circuit,R. - résistance électrique d'une section donnée du circuit.

Loi d'Ohm pour un circuit complet.

L'intensité du courant dans un circuit complet est égale au rapport de la force électromotrice de la source à la somme des résistances des sections externe et interne du circuit.

Où R. - résistance électrique de la section externe du circuit, r - résistance électrique de la section interne du circuit.

Court-circuit.

De la loi d'Ohm pour un circuit complet, il s'ensuit que l'intensité du courant dans un circuit avec une source de courant donnée ne dépend que de la résistance du circuit externe. R..

Si un conducteur avec résistance est connecté aux pôles d'une source de courant R.<< r, alors seule la FEM de la source de courant et sa résistance détermineront la valeur du courant dans le circuit. Cette valeur de courant sera la limite pour une source de courant donnée et est appelée courant de court-circuit.

Force électromotrice. Toute source de courant est caractérisée par une force électromotrice ou, en bref, une force électromagnétique. Ainsi, sur une pile de lampe de poche ronde, il est indiqué : 1,5 V. Qu'est-ce que cela signifie ? Connectez deux boules métalliques portant des charges de signes opposés avec un conducteur. Sous l'influence du champ électrique de ces charges, un courant électrique apparaît dans le conducteur ( Figure 15.7). Mais ce courant sera de très courte durée. Les charges se neutralisent rapidement, les potentiels des billes deviendront les mêmes et le champ électrique disparaîtra.

Forces extérieures. Pour que le courant soit constant, il est nécessaire de maintenir une tension constante entre les billes. Pour cela, vous avez besoin d'un appareil ( source actuelle), qui déplacerait les charges d'une boule à l'autre dans le sens opposé au sens des forces agissant sur ces charges provenant du champ électrique des boules. Dans un tel dispositif, en plus des forces électriques, les charges doivent être soumises à des forces d'origine non électrostatique ( Figure 15.8). Le champ électrique des particules chargées seul ( Coulomb champ) n'est pas capable de maintenir un courant constant dans le circuit.

Toutes les forces agissant sur les particules chargées électriquement, à l'exception des forces d'origine électrostatique (c'est-à-dire les forces de Coulomb), sont appelées par des forces extérieures. La conclusion sur la nécessité de forces externes pour maintenir un courant constant dans le circuit deviendra encore plus évidente si l'on se tourne vers la loi de conservation de l'énergie. Le champ électrostatique est potentiel. Le travail effectué par ce champ lorsque des particules chargées s'y déplacent le long d'un circuit électrique fermé est nul. Le passage du courant à travers les conducteurs s'accompagne de la libération d'énergie - le conducteur s'échauffe. Par conséquent, il doit y avoir une source d’énergie dans le circuit qui la fournit au circuit. En plus des forces coulombiennes, des forces tierces non potentielles doivent y agir. Le travail de ces forces le long d’une boucle fermée doit être différent de zéro. C'est en faisant fonctionner ces forces que les particules chargées acquièrent de l'énergie à l'intérieur de la source de courant et la transmettent ensuite aux conducteurs du circuit électrique. Des forces tierces mettent en mouvement des particules chargées à l'intérieur de toutes les sources de courant : dans les générateurs des centrales électriques, dans les cellules galvaniques, les batteries, etc. Lorsqu'un circuit est fermé, un champ électrique est créé dans tous les conducteurs du circuit. A l'intérieur de la source de courant, les charges se déplacent sous l'influence de forces extérieures contre forces coulombiennes(électrons d'une électrode chargée positivement à une électrode négative), et dans un circuit externe, ils sont entraînés par un champ électrique (voir. Figure 15.8). La nature des forces extérieures. La nature des forces externes peut être variée. Dans les générateurs de centrales électriques, les forces étrangères sont des forces agissant à partir d’un champ magnétique sur les électrons d’un conducteur en mouvement. Dans une cellule galvanique, comme une cellule Volta, des forces chimiques opèrent. La cellule Volta est constituée d'électrodes de zinc et de cuivre placées dans une solution d'acide sulfurique. Les forces chimiques provoquent la dissolution du zinc dans l’acide. Les ions zinc chargés positivement passent dans la solution et l'électrode de zinc elle-même devient chargée négativement. (Le cuivre se dissout très peu dans l'acide sulfurique.) Une différence de potentiel apparaît entre les électrodes de zinc et de cuivre, qui détermine le courant dans un circuit électrique fermé. Force électromotrice. L'action des forces extérieures est caractérisée par une grandeur physique importante appelée force électromotrice(abrégé EMF). La force électromotrice d'une source de courant est égale au rapport du travail effectué par des forces externes lors du déplacement d'une charge le long d'un circuit fermé à l'amplitude de cette force. charge:

La force électromotrice, comme la tension, s'exprime en volts. On peut également parler de force électromotrice dans n'importe quelle partie du circuit. Il s'agit du travail spécifique de forces extérieures (travail pour déplacer une seule charge) non pas sur tout le circuit, mais uniquement dans une zone donnée. Force électromotrice d'une cellule galvanique est une quantité, numériquement égal au travail forces externes lors du déplacement d’une seule charge positive à l’intérieur d’un élément d’un pôle à un autre. Le travail des forces externes ne peut pas être exprimé par une différence de potentiel, car les forces externes ne sont pas potentielles et leur travail dépend de la forme de la trajectoire des charges. Ainsi, par exemple, le travail des forces externes lors du déplacement d'une charge entre les bornes d'une source de courant en dehors de la source elle-même est nul. Vous savez maintenant ce qu'est l'EMF. Si la batterie indique 1,5 V, cela signifie que les forces externes (chimiques dans ce cas) effectuent 1,5 J de travail lors du déplacement d'une charge de 1 C d'un pôle de la batterie à l'autre. Le courant continu ne peut pas exister dans un circuit fermé si aucune force externe n'y agit, c'est-à-dire s'il n'y a pas de CEM.

CONNEXION PARALLÈLE ET SÉRIE DES CONDUCTEURS

Incluons deux lampes à incandescence dans le circuit électrique comme charges (consommateurs de courant), dont chacune a une certaine résistance, et dont chacune peut être remplacée par un conducteur de même résistance.

CONNEXION SÉRIE

Calcul des paramètres d'un circuit électrique avec connexion en série de résistances :

1. l'intensité du courant dans toutes les sections connectées en série du circuit est la même 2. la tension dans un circuit composé de plusieurs sections connectées en série est égale à la somme des tensions dans chaque section 3. la résistance d'un circuit composé de plusieurs sections connectées en série est égale à la somme des résistances de chaque section

4. le travail d'un courant électrique dans un circuit constitué de sections connectées en série est égal à la somme du travail des sections individuelles

A = A1 + A2 5. La puissance du courant électrique dans un circuit composé de sections connectées en série est égale à la somme des puissances dans les sections individuelles

CONNEXION PARALLÈLE

Calcul des paramètres d'un circuit électrique avec connexion en parallèle de résistances :

1. l'intensité du courant dans une section non ramifiée du circuit est égale à la somme des intensités de courant dans toutes les sections connectées en parallèle

3. Lors de la connexion de résistances en parallèle, les valeurs réciproques de la résistance sont ajoutées :

(R - résistance du conducteur, 1/R - conductivité électrique du conducteur)

Si seulement deux résistances sont connectées en parallèle dans un circuit, alors O :

(avec une connexion parallèle, la résistance totale du circuit est inférieure à la plus petite des résistances incluses)

4. Le travail d'un courant électrique dans un circuit constitué de sections connectées en parallèle est égal à la somme du travail des sections individuelles : A=A1+A2 5. La puissance du courant électrique dans un circuit constitué de sections connectées en parallèle est égale à la somme des puissances dans les sections individuelles : P=P1+P2

Pour deux résistances : soit Plus la résistance est grande, moins elle contient de courant.

La loi Joule-Lenz est une loi physique qui permet de déterminer l'effet thermique du courant dans un circuit, selon cette loi : , où I est le courant dans le circuit, R est la résistance, t est le temps. Cette formule a été calculée en créant un circuit : une cellule galvanique (batterie), une résistance et un ampèremètre. La résistance a été plongée dans un liquide dans lequel un thermomètre a été inséré et la température a été mesurée. C’est ainsi qu’ils ont dérivé leur loi et sont restés gravés à jamais dans l’histoire, mais même sans leurs expériences, il était possible de dériver la même loi :

U=A/q ​​​​A=U*q=U*I*t=I^2*R*t mais même malgré cela, honneur et louange à ces personnes.

La loi de Joule Lenz détermine la quantité de chaleur libérée dans une section d'un circuit électrique qui a une résistance finie lorsqu'un courant la traverse. Une condition préalable est qu’il n’y ait aucune transformation chimique dans cette section de la chaîne.

TRAVAIL DU COURANT ÉLECTRIQUE

Le travail effectué par un courant électrique montre la quantité de travail effectuée par le champ électrique lors du déplacement de charges le long d'un conducteur.

Connaissant deux formules : I = q/t ..... et..... U = A/q, nous pouvons en déduire une formule pour calculer le travail du courant électrique : Le travail d’un courant électrique est égal au produit de l’intensité du courant par la tension et la durée pendant laquelle le courant circule dans le circuit.

L'unité SI pour mesurer le travail du courant électrique est [A] = 1 J = 1A. B. c

APPRENEZ-LE, CELA SERA UTILE ! Lors du calcul du travail du courant électrique, une unité multiple de travail du courant électrique hors système est souvent utilisée : 1 kWh (kilowattheure).

1 kWh = ..........W.s = 3 600 000 J

Dans chaque appartement, pour tenir compte de l'électricité consommée, des compteurs électriques spéciaux sont installés, qui montrent le travail du courant électrique effectué sur une certaine période de temps lorsque divers appareils électroménagers sont allumés. Ces compteurs montrent le travail du courant électrique (consommation d'électricité) en « kWh ».

Il faut apprendre à calculer le coût de l'électricité consommée ! Nous comprenons soigneusement la solution au problème à la page 122 du manuel (paragraphe 52) !

POUVOIR ÉLECTRIQUE

La puissance d'un courant électrique montre le travail effectué par le courant par unité de temps et est égale au rapport du travail effectué au temps pendant lequel ce travail a été effectué.

(le pouvoir en mécanique est généralement désigné par la lettre N, en génie électrique - la lettre R.) parce que A = IOut, alors la puissance du courant électrique est égale à :

ou

Unité de puissance du courant électrique dans le système SI :

[P] = 1 W (watt) = 1 A. B

Les lois de Kirchhoff – règles qui montrent la relation entre les courants et les tensions dans les circuits électriques. Ces règles ont été formulées par Gustav Kirchhoff en 1845. Dans la littérature, on les appelle souvent lois de Kirchhoff, mais ce n'est pas vrai, car ce ne sont pas des lois de la nature, mais sont dérivées de la troisième équation de Maxwell avec un champ magnétique constant. Mais néanmoins, le prénom leur est plus familier, c’est pourquoi nous les appellerons, comme il est d’usage dans la littérature, lois de Kirchhoff.

Première loi de Kirchhoff – la somme des courants convergeant en un nœud est égale à zéro.

Voyons cela. Un nœud est un point reliant les branches. Une branche est une section d'une chaîne entre des nœuds. La figure montre que le courant i entre dans le nœud et que les courants i 1 et i 2 sortent du nœud. Nous composons une expression pour la première loi de Kirchhoff, en tenant compte du fait que les courants entrant dans le nœud ont un signe plus et que les courants émanant du nœud ont un signe moins i-i 1 -i 2 =0. Le courant i semble se propager en deux courants plus petits et est égal à la somme des courants i 1 et i 2 i=i 1 +i 2 . Mais si, par exemple, le courant i 2 entrait dans le nœud, alors le courant I serait défini comme i=i 1 -i 2. Il est important de prendre en compte les signes lors de la composition d'une équation.

La première loi de Kirchhoff est une conséquence de la loi de conservation de l'électricité : la charge arrivant à un nœud pendant un certain temps est égale à la charge quittant le nœud pendant le même intervalle de temps, c'est-à-dire la charge électrique dans le nœud ne s'accumule pas et ne disparaît pas.

Deuxième loi de Kirchhoff – la somme algébrique de la force électromotrice agissant dans un circuit fermé est égale à la somme algébrique des chutes de tension dans ce circuit.

La tension est exprimée comme le produit du courant et de la résistance (selon la loi d'Ohm).

Cette loi a également ses propres règles d'application. Tout d'abord, vous devez définir la direction de parcours du contour avec une flèche. Résumez ensuite la FEM et la tension en conséquence, en les prenant avec un signe plus si la valeur coïncide avec la direction du bypass et moins si elle ne coïncide pas. Créons une équation selon la deuxième loi de Kirchhoff pour notre schéma. Nous regardons notre flèche, E 2 et E 3 coïncident avec elle dans la direction, ce qui signifie un signe plus, et E 1 est dirigé dans la direction opposée, ce qui signifie un signe moins. Examinons maintenant les tensions, le courant I 1 coïncide dans le sens de la flèche et les courants I 2 et I 3 sont dirigés dans le sens opposé. Ainsi:

-E 1 +E 2 +E 3 =Je 1 R. 1 -JE 2 R. 2 -JE 3 R. 3

Sur la base des lois de Kirchhoff, des méthodes d'analyse des circuits à courant alternatif sinusoïdal ont été élaborées. La méthode du courant de boucle est une méthode basée sur l’application de la deuxième loi de Kirchhoff et la méthode du potentiel nodal basée sur l’application de la première loi de Kirchhoff.

Le mouvement dirigé (ordonné) de particules chargées libres sous l'influence d'un champ électrique est appelé courant électrique.

Conditions d'existence du courant:

1. La présence de frais gratuits.

2. La présence d'un champ électrique, c'est-à-dire différences potentielles. Il y a des frais gratuits dans les conducteurs. Le champ électrique est créé par des sources de courant.

Lorsque le courant traverse un conducteur, il a les effets suivants :

· Thermique (chauffage du conducteur par courant). Par exemple : fonctionnement d'une bouilloire électrique, d'un fer à repasser, etc.).

· Magnétique (apparition d'un champ magnétique autour d'un conducteur transportant du courant). Par exemple : fonctionnement d'un moteur électrique, instruments de mesure électriques).

· Chimique (réactions chimiques lorsque le courant traverse certaines substances). Par exemple : l'électrolyse.

On peut aussi parler de

· Lumière (accompagne l'action thermique). Par exemple : la lueur du filament d’une ampoule électrique.

· Mécanique (accompagnée de magnétique ou thermique). Par exemple : déformation d'un conducteur lorsqu'il est chauffé, rotation d'un bâti avec courant dans un champ magnétique).

· Biologique (physiologique). Par exemple : choc électrique sur une personne, utilisation du courant électrique en médecine.

Grandeurs de base décrivant le processus du courant traversant un conducteur.

1. Intensité actuelle I- une quantité scalaire égale au rapport de la charge traversant la section transversale du conducteur à la durée pendant laquelle le courant a circulé. L'intensité du courant montre la quantité de charge qui traverse la section transversale du conducteur par unité de temps. Le courant s'appelle permanent, si le courant ne change pas avec le temps. Pour que le courant traversant un conducteur soit constant, il faut que la différence de potentiel aux extrémités du conducteur soit constante.

2. Tension U. La tension est numériquement égale au travail du champ électrique lors du déplacement d’une charge positive unitaire le long des lignes de champ à l’intérieur du conducteur.

3. Résistance électrique R- une grandeur physique numériquement égale au rapport de la tension (différence de potentiel) aux extrémités du conducteur à l'intensité du courant traversant le conducteur.

60. Loi d'Ohm pour une section de circuit.

L'intensité du courant dans une section du circuit est directement proportionnelle à la tension aux extrémités de ce conducteur et inversement proportionnelle à sa résistance :

je = U/R ;

Ohm a établi que la résistance est directement proportionnelle à la longueur du conducteur et inversement proportionnelle à sa section transversale et dépend de la substance du conducteur.

où ρ est la résistivité, l est la longueur du conducteur, S est la section transversale du conducteur.

61. La résistance en tant que caractéristique électrique d'une résistance. Dépendance de la résistance des conducteurs métalliques sur le type de matériau et les dimensions géométriques.

Résistance électrique- une grandeur physique qui caractérise les propriétés d'un conducteur pour empêcher le passage du courant électrique et est égale au rapport de la tension aux extrémités du conducteur à l'intensité du courant qui le traverse. La résistance des circuits à courant alternatif et des champs électromagnétiques alternatifs est décrite par les concepts d'impédance et d'impédance caractéristique.

La résistance (souvent désignée par la lettre R ou r) est considérée, dans certaines limites, comme une valeur constante pour un conducteur donné ; il peut être calculé comme

Où R est la résistance ; U est la différence de potentiel électrique aux extrémités du conducteur ; I est l'intensité du courant circulant entre les extrémités du conducteur sous l'influence d'une différence de potentiel.

La résistance d'un conducteur est la même caractéristique d'un conducteur que sa masse. La résistance d'un conducteur ne dépend ni du courant dans le conducteur ni de la tension à ses extrémités, mais dépend uniquement du type de substance à partir de laquelle le conducteur est constitué et de ses dimensions géométriques : , où : l est la longueur du conducteur, S est la section transversale du conducteur, ρ est la résistivité du conducteur, montrant quelle résistance un conducteur d'une longueur de 1 m et une section transversale de ​​1 m2, constitué d'un matériau donné, aura.

Les conducteurs qui obéissent à la loi d'Ohm sont dits linéaires. Il existe de nombreux matériaux et dispositifs qui n'obéissent pas à la loi d'Ohm, par exemple une diode semi-conductrice ou une lampe à décharge. Même pour les conducteurs métalliques, à des courants suffisamment élevés, un écart par rapport à la loi linéaire d’Ohm est observé, car la résistance électrique des conducteurs métalliques augmente avec l’augmentation de la température.

La dépendance de la résistance du conducteur à la température est exprimée par la formule : , où : R est la résistance du conducteur à la température T, R 0 est la résistance du conducteur à 0ºC, α est le coefficient de résistance thermique.

Le courant électrique est le mouvement directionnel ordonné de charges électriques. La direction du courant est considérée comme la direction du mouvement des charges positives.

Le passage du courant à travers un conducteur s'accompagne des actions suivantes :

*magnétique (observé dans tous les conducteurs)
* thermique (observé dans tous les conducteurs sauf supraconducteurs)
* chimique (observé dans les électrolytes).

Pour l'apparition et le maintien du courant dans n'importe quel environnement, deux conditions doivent être remplies :

* présence de charges électriques gratuites dans l'environnement
* création d'un champ électrique dans l'environnement.

Un champ électrique dans un milieu est nécessaire pour créer un mouvement directionnel des charges libres. Comme on le sait, une charge q dans un champ électrique d’intensité E est soumise à une force F = q* E, qui provoque le déplacement des charges libres dans la direction du champ électrique. Un signe de l'existence d'un champ électrique dans un conducteur est la présence d'une différence de potentiel non nulle entre deux points quelconques du conducteur,
Cependant, les forces électriques ne peuvent pas maintenir un courant électrique pendant une longue période. Le mouvement dirigé des charges électriques conduit après un certain temps à l'égalisation des potentiels aux extrémités du conducteur et, par conséquent, à la disparition du champ électrique dans celui-ci.

Pour maintenir le courant dans un circuit électrique, les charges doivent être soumises à des forces de nature non électrique (forces externes) en plus des forces coulombiennes.
Un dispositif qui crée des forces externes, maintient une différence de potentiel dans un circuit et convertit divers types d'énergie en énergie électrique est appelé source de courant.
Pour qu'il y ait du courant électrique dans un circuit fermé, il est nécessaire d'y inclure une source de courant.
Caractéristiques principales

1. Intensité du courant - I, unité de mesure - 1 A (Ampère).
L'intensité du courant est une quantité égale à la charge circulant à travers la section transversale d'un conducteur par unité de temps.
je = Dq/Dt.

La formule est valable pour le courant continu, dans lequel l'intensité du courant et sa direction ne changent pas avec le temps. Si la force du courant et sa direction changent avec le temps, un tel courant est alors appelé alternatif.
Pour le courant alternatif :
I = lim Dq/Dt ,
Dt-0

ceux. I = q", où q" est la dérivée temporelle de la charge.
2. Densité de courant - j, unité de mesure - 1 A/m2.
La densité de courant est une valeur égale à l'intensité du courant circulant dans une section unitaire d'un conducteur :
j = I/S.

3. Force électromotrice de la source de courant - emf. (e), l’unité de mesure est 1 V (Volt). Emf est une quantité physique égale au travail effectué par des forces externes lors du déplacement d'une seule charge positive le long d'un circuit électrique :
e = Ast./q .

4. Résistance du conducteur - R, unité de mesure - 1 Ohm.
Sous l’influence d’un champ électrique dans le vide, les charges libres se déplaceraient de manière accélérée. Dans la matière, ils se déplacent uniformément en moyenne, car une partie de l'énergie est cédée aux particules de matière lors des collisions.

La théorie affirme que l’énergie du mouvement ordonné des charges est dissipée par les distorsions du réseau cristallin. D'après la nature de la résistance électrique, il s'ensuit que
R = r*l/S ,

Où
l - longueur du conducteur,
S - surface de la section transversale,
r est un coefficient de proportionnalité appelé résistivité du matériau.
Cette formule est bien confirmée par l'expérience.
L'interaction des particules conductrices avec des charges se déplaçant dans un courant dépend du mouvement chaotique des particules, c'est-à-dire sur la température du conducteur. Il est connu que
r = r0(1 + une t) ,
R = R0(1 + une t) .

Le coefficient a est appelé coefficient de température de résistance :
une = (R - R0)/R0*t .

Pour les métaux chimiquement purs, a > 0 et est égal à 1/273 K-1. Pour les alliages, les coefficients de température sont moins importants. La dépendance r(t) pour les métaux est linéaire :

En 1911, le phénomène de supraconductivité est découvert, qui consiste dans le fait qu'à une température proche du zéro absolu, la résistance de certains métaux chute brusquement jusqu'à zéro.

Pour certaines substances (par exemple les électrolytes et les semi-conducteurs), la résistivité diminue avec l'augmentation de la température, ce qui s'explique par une augmentation de la concentration de charges libres.
Valeur réciproque résistivité, est appelé spécifique conductivité électrique s
s = 1/r.

5. Tension - U, unité de mesure - 1 V.
La tension est une grandeur physique égale au travail effectué par des tiers et forces électriques lors du déplacement d’une seule charge positive.

U = (Ast.+ Ael.)/q.

Puisque Ast./q = e et Ael./q = f1-f2, alors
U = e + (f1 - f2) .