Chargez en mouvement. Il peut prendre la forme d'une décharge soudaine d'électricité statique, comme la foudre. Ou il pourrait s'agir d'un processus contrôlé dans les générateurs, les batteries, les piles solaires ou à combustible. Aujourd'hui, nous allons considérer le concept même de "courant électrique" et les conditions d'existence d'un courant électrique.

Énergie électrique

La majeure partie de l'électricité que nous utilisons 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 variable peut induire un courant électrique dans un conducteur.

Les générateurs ont des bobines de fil en rotation qui traversent des champs magnétiques lorsqu'elles tournent. Lorsque les bobines tournent, elles s'ouvrent et se ferment par rapport au champ magnétique et créent un courant électrique qui change de direction à chaque tour. Le courant effectue un cycle complet de va-et-vient 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 gaspillage d'énergie, et la tension n'est limitée que par la qualité de l'isolation des lignes par rapport à la terre.

Il est intéressant de noter que le courant est transporté par un seul fil, et non deux. Ses deux côtés sont désignés comme positif et négatif. Cependant, comme la polarité du courant alternatif change 60 fois par seconde, ils ont d'autres noms - chaud (lignes électriques principales) et mis à la terre (passant sous terre pour compléter le circuit).

Pourquoi l'électricité est-elle nécessaire ?

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

Lorsqu'il est connecté à Internet, un ordinateur n'utilise qu'une petite partie du courant électrique, mais c'est quelque chose sans lequel une personne moderne ne peut pas imaginer sa vie.

Le concept de courant électrique

Comme un courant fluvial, un flux de molécules d'eau, un courant électrique est un flux de particules chargées. Qu'est-ce qui en est la cause et pourquoi 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 la raison pour laquelle le courant électrique tire son nom. C'est très similaire à l'écoulement de l'eau, seulement au lieu que des molécules d'eau se déplacent le long du canal, des particules chargées se déplacent le long du conducteur.

Parmi les conditions nécessaires à l'existence d'un courant électrique, il y a un élément qui prévoit la présence d'électrons. Les atomes dans un matériau conducteur ont beaucoup de ces particules chargées libres qui flottent autour et entre les atomes. Leur mouvement est aléatoire, il n'y a donc pas de flux dans une direction donnée. Que faut-il pour qu'un 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 déplaceront dans la même direction, créant un courant.

Curieux du courant électrique

Fait intéressant, lorsque l'énergie électrique est transmise à travers un conducteur à la vitesse de la lumière, les électrons eux-mêmes se déplacent beaucoup plus lentement. En fait, si vous marchiez tranquillement 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, deux types de courant différents sont largement utilisés - continu et alternatif. Dans le premier, 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 la lumière de votre maison scintille lorsque la direction du courant change, mais cela se produit trop rapidement pour que les yeux puissent le reconnaître.

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

La solution à ce problème était de réduire le stress à l'extérieur de la maison avant de l'envoyer à l'intérieur. À ce jour, le courant électrique continu est utilisé pour la transmission longue distance, principalement en raison de sa capacité à être facilement converti en d'autres tensions.

Comment fonctionne le courant électrique

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

C'est le second qui joue un rôle énorme dans la vie quotidienne de toute personne, car c'est un courant électrique qui traverse le circuit. Nous l'utilisons quotidiennement pour alimenter nos maisons et 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 généré. Les conditions d'existence d'un courant électrique incluent, outre les particules chargées, la présence d'un conducteur. Il s'agit le plus souvent d'un fil. Son circuit est un circuit fermé dans lequel le courant circule à partir d'une source d'alimentation. Lorsque le circuit est ouvert, il ne peut pas terminer le trajet. Par exemple, lorsque la lumière de votre chambre est éteinte, le circuit est ouvert, mais lorsque le circuit est fermé, la lumière est allumée.

Puissance actuelle

Les conditions d'existence d'un courant électrique dans un conducteur sont fortement influencées par une caractéristique de tension telle que la puissance. Il s'agit d'une mesure de la quantité d'énergie utilisée sur une période de temps donnée.

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 est égal à un joule par seconde.

Charge électrique en mouvement

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

Les électrons dans un matériau conducteur tel qu'un métal sont largement libres de se déplacer d'un atome à l'autre le long de leurs bandes de conduction, qui sont les orbites électroniques supérieures. Une force ou une tension électromotrice suffisante crée un déséquilibre de charge qui peut entraîner le déplacement d'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 une vanne à une extrémité pour laisser l'eau entrer dans le tuyau, nous n'avons pas besoin d'attendre que l'eau fasse son chemin jusqu'au bout du tuyau. Nous obtenons de l'eau à l'autre extrémité presque instantanément car l'eau entrante pousse l'eau qui est déjà dans le tuyau. C'est ce qui se passe dans le cas d'un courant électrique dans un fil.

Courant électrique : conditions d'existence d'un courant électrique

Le courant électrique est généralement considéré comme un flux d'électrons. Lorsque les deux extrémités de la batterie sont reliées l'une à l'autre par un fil métallique, cette masse chargée circule dans le fil d'une extrémité (électrode ou pôle) de la batterie à l'autre. Appelons donc les conditions d'existence d'un courant électrique :

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

Cependant, tout n'est pas si simple. Quelles sont les conditions nécessaires à l'existence d'un courant électrique ? Cette question peut être répondue plus en détail en considérant les caractéristiques suivantes :

• Différence de potentiel (tension). C'est l'un des pré-requis. Entre les 2 points, il doit y avoir une différence de potentiel, 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, en règle générale, ne se produisent pas dans la nature et les électrons sont répartis assez uniformément dans l'environnement. Néanmoins, les scientifiques ont réussi à inventer certains types d'appareils où ces particules chargées peuvent s'accumuler, créant ainsi la tension très nécessaire (par exemple, dans les batteries).
• Résistance électrique (conducteur). C'est la deuxième condition importante qui est nécessaire à l'existence d'un courant électrique. C'est le chemin parcouru 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 des isolateurs. 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 gens ont pu apprivoiser cet élément puissant et dangereux et le diriger au profit de l'humanité.

Les actions d'un courant électrique sont les phénomènes qu'un courant électrique provoque. À partir d'eux, vous pouvez juger de la présence de courant.

Enrober certains métaux d'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, certains dommages 16 m A Courant au-dessus duquel une personne ne peut plus se débarrasser des électrodes 20 -100 m A Paralysie respiratoire 100 m A - 3 A Fibrillation ventriculaire mortelle (une réanimation immédiate est nécessaire) Plus de 3 A Arrêt cardiaque. (Si le choc a été bref, le cœur peut être réanimé.) Brûlures graves.

Le courant électrique est le mouvement ordonné de particules chargées. Les conditions suivantes sont nécessaires à l'existence d'un courant électrique : 1. La présence de charges électriques libres dans un conducteur ; 2. La présence d'un champ électrique externe pour le conducteur.

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

Comparez les expériences réalisées dans les figures. Qu'est-ce que les expériences ont en commun et en quoi diffèrent-elles ? Pour créer un e-mail les champs utilisent une source de courant - un appareil dans lequel tout type d'énergie est converti en énergie électrique. Les appareils qui séparent les charges, c'est-à-dire créent un champ électrique, sont appelés sources de courant.

La première pile électrique est apparue en 1799. Il a été inventé par le physicien italien Alessandro Volta (1745 - 1827) - un physicien, chimiste et physiologiste italien, inventeur d'une source de courant électrique constant. Sa première source de courant - "colonne voltaïque" a été construite en stricte conformité avec sa théorie de l'électricité "métallique". Volta posa alternativement plusieurs dizaines de petits cercles de zinc et d'argent les uns sur les autres, posant entre eux du papier imbibé d'eau salée.

Batterie (batterie) - le nom commun d'une source d'électricité pour l'alimentation autonome d'un appareil portable. Il peut s'agir d'une seule cellule galvanique, d'une batterie ou de leur connexion dans une batterie pour augmenter la tension.

La batterie est une source de courant chimique réutilisable. Si deux électrodes de carbone sont placées dans une solution saline, le galvanomètre ne montre pas la présence de courant. Si la batterie est préchargée, elle peut être utilisée comme source de courant indépendante. Il existe différents types de piles : acide et alcaline. En eux, les charges sont également séparées à la suite de réactions chimiques. Les batteries électriques sont utilisées pour le stockage d'énergie et l'alimentation autonome de divers consommateurs.

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

Batterie (du lat. accumulateur - collecteur) - un dispositif de stockage d'énergie en vue de son utilisation ultérieure.

Machine à électrophore Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, toutes les sources de courant techniques étaient basées sur l'électrification par friction. La plus efficace de ces sources était la machine à 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 - l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique.

Générateur électromécanique. Les charges sont séparées en faisant des travaux mécaniques. Il est utilisé pour la production d'électricité industrielle. Générateur (de lat. générateur - fabricant) - un appareil, un appareil ou une machine qui fabrique un produit.

Thermocouple Thermocouple Thermoelement (thermocouple) - deux fils de métaux différents doivent être soudés à partir d'un bord, puis le point de soudure est chauffé, puis un courant apparaît en eux. Les charges sont séparées lorsque la jonction est chauffée. Les thermoéléments sont utilisés dans les capteurs thermiques et dans les centrales géothermiques comme capteur de température. Source de courant thermique - l'énergie interne est convertie en énergie électrique

Photocellule Batterie solaire Photocellule. Lorsque certaines substances sont éclairées par de la lumière, un courant apparaît en elles, l'énergie lumineuse est convertie en énergie électrique. Dans ce dispositif, les charges sont séparées par l'action de la lumière. Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques. Ils sont utilisés dans les batteries solaires, les capteurs de lumière, les calculatrices, les caméras vidéo. L'énergie lumineuse est convertie en énergie électrique à l'aide de panneaux solaires.

Classification des sources de courant Source de courant Cellule photoélectrique Méthode de séparation des charges Application Action de la lumière Batteries solaires Chauffage Thermocouple Mesure de la température des jonctions Electromécanique performante. Fabrication d'un générateur mécanique pour l'électricité industrielle. énergie Lampes de poche chimiques de galvanoplastie de travail, réaction de voitures chimiques d'accumulateur de Radios d'élément de réaction

L'intensité du courant est une grandeur physique qui caractérise l'action du courant I n Elle est désignée - n Mesurée en ampères - A n L'appareil de mesure est un ampèremètre, se connecte en série. n Dispositif de régulation - 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 du fil à haute résistance. En déplaçant le curseur du rhéostat vers la gauche, on réduit cette distance, et, par conséquent, la résistance du circuit.

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

Unité de l'actuel ANDRE-MARI AMPERE (1775 - 1836) - Physicien et mathématicien français. Le courant dans un conducteur métallique est

La tension est une grandeur physique qui caractérise le travail d'un champ électrique dans le déplacement d'une charge. n Noté - U Mesuré en volts - V n Instrument de mesure voltmètre, connecté en parallèle. n

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

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 des particules chargées en circuit fermé. Les raisons de l'apparition de forces externes dans diverses sources de courant sont différentes. Par exemple, dans les batteries et les cellules galvaniques, des forces externes surviennent en raison du flux 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 dans les métaux et les semi-conducteurs.

La force électromotrice de la source de courant appelé le rapport du travail des forces externes à la valeur de la charge positive transférée du pôle négatif de la source de courant au positif.

Concepts de base.

Force actuelle - une grandeur physique scalaire égale au rapport de la charge ayant traversé le conducteur sur le temps pendant lequel cette charge a traversé.

où je - intensité actuelle, q - quantité de charge (quantité d'électricité), t - facturer le temps de transit.

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

où j -la densité actuelle, S - section transversale du conducteur.

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

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

où UN - plein travail des forces tierces et coulombiennes, q - charge électrique.

Résistance électrique - une grandeur physique caractérisant les propriétés électriques d'une section de circuit.

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

Conductivité est l'inverse de la résistance

où g - conductivité.

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 de section constante et inversement proportionnelle à la résistance de section à une tension constante.

où tu - tensions dans la région R - résistance de section.

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

où φ 1 - φ 2 + ε = tu tension dans une section donnée du circuit,R - la 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 extérieure du circuit, r - résistance électrique de la section interne du circuit.

Court-circuit.

Il découle de la loi d'Ohm pour un circuit complet 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 de la 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 l'intensité du courant sera la limite pour cette source de courant et s'appelle le courant de court-circuit.

Force électromotrice. Toute source de courant est caractérisée par une force électromotrice, ou, pour faire court, EMF. Ainsi, sur une pile ronde pour lampe de poche, il est écrit : 1,5 V. Qu'est-ce que cela signifie ? Reliez deux boules métalliques portant des charges de signes opposés à un conducteur. Sous l'influence du champ électrique de ces charges, un courant électrique apparaît dans le conducteur ( fig.15.7). Mais ce courant sera de très courte durée. Les charges se neutralisent rapidement, les potentiels des boules deviennent les mêmes et le champ électrique disparaît.

Forces tierces. Pour que le courant soit constant, il est nécessaire de maintenir une tension constante entre les billes. Cela nécessite un appareil source actuelle), qui déplacerait des charges d'une boule à l'autre dans le sens opposé à la direction des forces agissant sur ces charges à partir du champ électrique des boules. Dans un tel dispositif, en plus des forces électriques, les charges doivent être affectées par des forces d'origine non électrostatique ( fig.15.8). Un seul champ électrique de particules chargées ( Coulomb domaine) n'est pas capable de maintenir un courant constant dans le circuit.

Toutes les forces agissant sur des particules chargées électriquement, à l'exception des forces d'origine électrostatique (c'est-à-dire de Coulomb), sont appelées forces extérieures. La conclusion sur la nécessité de forces externes pour maintenir un courant constant dans le circuit deviendra encore plus évidente si nous nous tournons vers la loi de conservation de l'énergie. Le champ électrostatique est potentiel. Le travail de ce champ lors du déplacement de particules chargées le long d'un circuit électrique fermé est nul. Le passage du courant à travers les conducteurs s'accompagne d'une 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. Dans celui-ci, en plus des forces coulombiennes, des forces tierces non potentielles doivent nécessairement agir. Le travail de ces forces le long d'un contour fermé doit être différent de zéro. C'est en faisant travailler 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 externes vs forces de Coulomb(électrons d'une électrode chargée positivement à une électrode négative), et dans le circuit externe, ils sont mis en mouvement par un champ électrique (voir Fig. fig.15.8). La nature des forces étrangères. La nature des forces extérieures peut varier. Dans les générateurs de centrales électriques, les forces externes sont des forces agissant à partir du champ magnétique sur les électrons dans un conducteur en mouvement. Dans une cellule galvanique, par exemple, la cellule Volta, des forces chimiques agissent. L'élément Volta est constitué 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 de 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 quantité physique importante appelée force électromotrice(EMF en abrégé). La force électromotrice de la source de courant est égale au rapport du travail des forces externes lors du déplacement de la charge le long d'un circuit fermé à la valeur de cette charger:

La force électromotrice, comme la tension, s'exprime en volts. Nous pouvons également parler de la force électromotrice dans n'importe quelle partie du circuit. C'est le travail spécifique des forces externes (le travail de déplacement d'une charge unitaire) non pas dans tout le circuit, mais uniquement dans cette zone. Force électromotrice d'une cellule galvanique est une valeur numériquement égale au travail des forces externes lors du déplacement d'une charge positive unitaire à l'intérieur de l'élément d'un pôle à un autre. Le travail des forces externes ne peut pas être exprimé en termes de différence de potentiel, car les forces externes ne sont pas potentielles et leur travail dépend de la forme de la trajectoire de la charge. Ainsi, par exemple, le travail des forces externes lors du déplacement d'une charge entre les bornes d'une source de courant à l'extérieur de la source elle-même est égal à zéro. Vous savez maintenant ce qu'est l'EMF. Si 1,5 V est écrit sur la batterie, cela signifie que des forces tierces (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 un autre. Le courant continu ne peut pas exister dans un circuit fermé si des forces externes n'y agissent pas, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de FEM.

RACCORDEMENT EN PARALLELE ET EN SERIE DES CONDUCTEURS

Incluons dans le circuit électrique en tant que charge (consommateurs de courant) deux lampes à incandescence, chacune ayant une résistance spécifique, et chacune pouvant être remplacée par un conducteur de même résistance.

CONNEXION SÉRIE

Calcul des paramètres du circuit électrique avec une 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 composé de sections connectées en série est égal à la somme du travail dans les sections individuelles

A \u003d 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 du circuit électrique avec une mise en parallèle des résistances :

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

3. lorsque les résistances sont connectées en parallèle, les valeurs inverses 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 à propos:

(lorsqu'il est connecté en 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 composé de sections connectées en parallèle est égal à la somme du travail dans les sections individuelles : A=A1+A2 5. La puissance du courant électrique dans un circuit composé 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 il a de courant.

La loi Joule-Lenz est une loi physique qui permet de déterminer l'effet thermique du courant dans le 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 déduisirent leur loi et s'imprimèrent à jamais dans l'histoire, mais même sans leurs expériences il était possible de déduire la même loi :

U=A/q ​​​​A=U*q=U*I*t=I^2*R*t mais malgré cet honneur et cette louange à ces gens.

La loi de Joule Lenz détermine la quantité de chaleur dégagée dans une section d'un circuit électrique avec une résistance finie lorsque le courant la traverse. Une condition préalable est le fait qu'il ne devrait pas y avoir de transformations chimiques dans cette section de la chaîne.

TRAVAIL DU COURANT ELECTRIQUE

Le travail d'un courant électrique montre combien de travail a été effectué par un champ électrique lors du déplacement de charges à travers un conducteur.

Connaissant deux formules: I \u003d q / t ..... et ..... U \u003d A / q, vous pouvez dériver une formule pour calculer le travail d'un courant électrique: Le travail d'un courant électrique est égal au produit de l'intensité du courant et de la tension et du temps pendant lequel le courant circule dans le circuit.

L'unité de mesure pour le travail du courant électrique dans le système SI: [ A ] \u003d 1 J \u003d 1A. b. c

APPRENEZ, PARTEZ ! Lors du calcul du travail d'un courant électrique, une unité multiple hors système de travail de courant électrique est souvent utilisée: 1 kWh (kilowatt-heure).

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

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

Vous devez apprendre à calculer le coût de l'électricité consommée ! Nous comprenons bien la solution du problème à la page 122 du manuel (paragraphe 52) !

PUISSANCE EN COURANT ÉLECTRIQUE

La puissance du courant électrique indique le travail du courant effectué par unité de temps et est égale au rapport du travail effectué sur le temps pendant lequel ce travail a été effectué.

(la puissance en mécanique est généralement désignée par la lettre N, en génie électrique - par lettre R) comme A = IUt, alors la puissance du courant électrique est égale à :

ou alors

L'unité de puissance du courant électrique dans le système SI :

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

Les lois de Kirchhoff – règles qui montrent comment les courants et les tensions sont liés dans les circuits électriques. Ces règles ont été formulées par Gustav Kirchhoff en 1845. Dans la littérature, elles sont souvent appelées 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 encore, le prénom leur est plus familier, donc nous les appellerons, comme il est d'usage dans la littérature - les lois de Kirchhoff.

La première loi de Kirchhoff – la somme des courants convergeant dans le nœud est égale à zéro.

Essayons de comprendre. Un nœud est un point qui relie des 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 quittent le nœud. Nous composons une expression selon la première loi de Kirchhoff, étant donné que les courants entrant dans le nœud ont un signe plus, et les courants sortant du nœud ont un signe moins i-i 1 -i 2 =0. Le courant i, pour ainsi dire, se répartit 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 compilation d'une équation.

La première loi de Kirchhoff est une conséquence de la loi de conservation de l'électricité : la charge arrivant au nœud dans un certain laps de temps est égale à la charge quittant le nœud dans 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 FEM 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. Vous devez d'abord définir la direction du contournement de contour avec une flèche. Ensuite, additionnez respectivement la FEM et la tension, en prenant un signe plus si la valeur coïncide avec la direction de dérivation et moins si ce n'est pas le cas. Faisons 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 dirigée dans la direction opposée, ce qui signifie un signe moins. Maintenant, nous regardons les tensions, le courant I 1 coïncide dans le sens de la flèche et les courants I 2 et I 3 sont dirigés de manière opposée. 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 compilées. La méthode des courants de boucle est une méthode basée sur l'application de la deuxième loi de Kirchhoff et la méthode des potentiels nodaux basée sur l'application de la première loi de Kirchhoff.

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

Conditions d'existence d'un courant:

1. La présence de charges gratuites.

2. La présence d'un champ électrique, c'est-à-dire différences potentielles. Des charges gratuites sont présentes dans les conducteurs. Le champ électrique est créé par des sources de courant.

Lorsque le courant traverse un conducteur, il fait ce qui suit :

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

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

Chimique (réactions chimiques lors du passage du courant à travers certaines substances). Par exemple : l'électrolyse.

Vous pouvez aussi parler de

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

Mécanique (accompagne magnétique ou thermique). Par exemple : déformation du conducteur lorsqu'il est chauffé, rotation du cadre avec du courant dans un champ magnétique).

Biologique (physiologique). Par exemple : choc électrique à une personne, utilisation de l'action du courant en médecine.

Les principales grandeurs qui décrivent le processus de passage du courant à travers un conducteur.

1. Courant I- une valeur scalaire égale au rapport de la charge ayant traversé la section du conducteur, l'intervalle de temps pendant lequel le courant a circulé. L'intensité du courant indique 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 le 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 en déplaçant une seule charge positive le long des lignes de champ de force 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 sur l'intensité du courant traversant le conducteur.

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

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

I=U/R ;

Ohm a constaté 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. Résistance en tant que caractéristique électrique d'une résistance. La dépendance de la résistance des conducteurs métalliques au type de matériau et aux dimensions géométriques.

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

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 potentiels électriques aux extrémités du conducteur ; I est l'intensité du courant circulant entre les extrémités du conducteur sous l'action d'une différence de potentiel.

La résistance d'un conducteur est la même caractéristique d'un conducteur que sa masse. La résistance du conducteur ne dépend pas de l'intensité 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 résistance spécifique du conducteur, montrant quelle résistance un conducteur de 1 m de long et une section transversale de 1 m 2 fait de ce matériau aura.

Les conducteurs obéissant à la loi d'Ohm sont dits linéaires. Il existe de nombreux matériaux et dispositifs qui n'obéissent pas à la loi d'Ohm, comme une diode à semi-conducteur ou une lampe à décharge de gaz. 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 - résistance du conducteur à la température T, R 0 - résistance du conducteur à une température de 0ºС, α - coefficient de température de résistance.

Courant électrique - ordonné dans le sens du mouvement des charges électriques. Le sens du courant est considéré comme le sens de déplacement des charges positives.

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

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

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

* la présence de charges électriques gratuites dans l'environnement
* créer un champ électrique dans l'environnement.

Le champ électrique dans le milieu est nécessaire pour créer un mouvement dirigé de charges libres. Comme vous le savez, une charge q dans un champ électrique d'intensité E est affectée par une force F = q * E, qui force les charges libres à se déplacer dans la direction du champ électrique. Un signe de l'existence d'un champ électrique dans le 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 longtemps. Le mouvement dirigé des charges électriques après un certain temps conduit 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 le circuit électrique, les charges, en plus des forces de Coulomb, doivent être affectées par des forces non électriques (forces externes).
Un appareil qui crée des forces externes, maintient une différence de potentiel dans un circuit et convertit divers types d'énergie en énergie électrique est appelé une source de courant.
Pour l'existence d'un courant électrique dans un circuit fermé, il est nécessaire d'y inclure une source de courant.
Caractéristiques principales

1. Intensité actuelle - I, unité de mesure - 1 A (Ampère).
L'intensité du courant est une valeur égale à la charge traversant la section transversale du conducteur par unité de temps.
Je = Dq/Dt.

La formule est valable pour le courant continu, auquel 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, alors un tel courant est appelé variable.
Pour CA :
I = limDq/Dt ,
Dt - 0

ceux. I = q", où q" est la dérivée de la charge par rapport au temps.
2. Densité de courant - j, unité de mesure - 1 A/m2.
La densité de courant est une valeur égale à l'intensité du courant traversant une seule section du conducteur :
j = I/S .

3. La force électromotrice de la source de courant - emf. (e), l'unité est 1 V (Volt). E.m.f. est une grandeur physique égale au travail effectué par des forces externes lors du déplacement le long d'un circuit électrique d'une seule charge positive :
e \u003d Ast. / q.

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

La théorie stipule 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 \u003d r * l / S,

où
l - longueur du conducteur,
S - section transversale,
r est un facteur de proportionnalité, appelé la résistivité du matériau.
Cette formule est bien confirmée par l'expérience.
L'interaction des particules conductrices avec des charges se déplaçant dans le 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 :
a = (R - R0)/R0*t .

Pour les métaux chimiquement purs a > 0 et 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, on découvre le phénomène de supraconductivité qui consiste dans le fait qu'à une température proche du zéro absolu, la résistance de certains métaux tombe brutalement 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.
L'inverse de la résistivité est appelé conductivité électrique s
s = 1/r

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

U \u003d (Ast. + Ael.) / q.

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