Електричен ток
2. Електричен ток
От шести клас знаете, че електричните заряди са два вида – положителни и отрицателни. Положителен е зарядът на протона, а електронът е с отрицателен заряд. Едноименните заряди се отблъскват, а разноименните се привличат. Припомнете си как се наелектризират телата чрез триене. Начертайте схема на проста електрическа верига. Електричният ток в затворена електрическа верига е насочено движение (поток) от електрони. Проследете по схемата движението на електроните от отрицателния към положителния полюс на източника.
В този урок ще разширите знанията си за електричния ток и ще научите как се измерва токът с амперметър.
Коя е единицата за електричен заряд?
Електричният заряд е физична величина, която се означава с буквата q (чете се „ку“). Единицата за електричен заряд се нарича кулон в чест на френския физик Шарл Кулон. Означава се с главната буква C. Електронът и протонът имат равни по големина, но противоположни по знак електрични заряди.
Шарл Кулон
Електричен ток
В електрическата верига от фиг. 1 тече ток – електрони се движат от отрицателния към положителния полюс на източника. Електричният ток (насочено движение на електрони) се характеризира количествено с физична величина, която също се нарича електричен ток. Бележи се с буквата I. Всяка секунда през кое да е напречно сечение на проводника (фиг. 1) преминават голям брой електрони. Те пренасят електричен заряд.
По определение:
електричният ток е равен на заряда, преминал през напречното сечение на проводника за една секунда.
[latex]{\text{електричен ток}}=\frac{\text{преминал заряд}}{\text{време}}{\text{ или }}[/latex] [latex]I=\frac{q}{t}[/latex]
Коя е единицата за електричен ток?
Единицата за електричен ток се нарича ампер в чест на френския физик Андре Ампер. Бележи се с буквата А. От формулата [latex]I=\frac{q}{t}[/latex] следва, че токът е [latex]I=1\text{ A}[/latex], ако за време [latex]t=1\text{ s}[/latex] през напречното сечение на проводника преминава заряд [latex]q=1\text{ C}[/latex]:
[latex]1\text{ A}=\frac{1\text{ C}}{1\text{ s}}=1\frac{\text{ C}}{\text{ s}}[/latex].
Андре-Мари Ампер
Измерване на електричния ток
Електричният ток се измерва с уред, наречен амперметър. Амперметърът се свързва в електрическата верига, както е показано на фиг. 2. Обърнете внимание, че всички елементи на тази верига ‒ източник, ключ, лампа и амперметър, са свързани един след друг, така че през тях тече един и същ ток. Такова свързване се нарича последователно. Когато ключът е затворен, във веригата тече ток, стрелката на уреда се отклонява и сочи върху скaлата стойността на тока.
Проверете какво сте научили
Стрелката на амперметъра забива извън скалата. Каква грешка е допусната при свързването му в електрическата верига?
Решете задачата самостоятелно. Може да направите проверка, като кликнете върху картата.
Буксата на амперметъра, означена с „+“ трябва да се свърже с проводник за положителния полюс на батерията. В буксата „–“ се поставя съединителен проводник, който води към отрицателния полюс на батерията. В електрическата верига свързването е обратно.
Пресметнете тока по проводник, ако за 4 h през напречното му сечение преминава заряд 3600 С.
Решете задачата самостоятелно. Може да направите проверка, като кликнете върху картата.
Решение
Дадено: q = 3600 C, t = 4 h = 4.3600 s = 14 400 s.
Търси се: I = ?
[latex]\Large I=\frac{q}{t}=\frac{\text{3600 C}}{\text{14 400 s}}=\frac{\text{1}}{\text{4}}{\text{ A}=0,25{\text{ A}}}[/latex]
Колко е зарядът, преминал за 3 min през напречното сечение на проводник, по който тече ток 3 А?
Решете задачата самостоятелно. Може да направите проверка, като кликнете върху картата.
Решение
Дадено: I = 3 A, t = 3 min = 3.60 s = 180 s.
Търси се: q = ?
q = It = (3 A)(180 s) = 540 C
За колко секунди през напречното сечение на проводник, по който тече ток 6 А, ще премине електричен заряд 90 C?
Решете задачата самостоятелно. Може да направите проверка, като кликнете върху картата.
Решение
Дадено: I = 6 A, q = 90 C.
Търси се: t = ?
[latex]\Large t=\frac{q}{I}=\frac{90\text{ C}}{6\text{ A}}=15\text{ s}[/latex]
Елементарен заряд
Опитно е установено, че електронът и протонът имат електрични заряди с еднаква големина: e = 0,00000000000000000016 C = 1,6.10–19 C. Това е най-малкият заряд на свободна частица или на наелектризирано тяло. Затова се нарича елементарен електричен заряд и се означава с буквата е.
При протичане на електричен ток по метален проводник свободните електрони извършват насочено движение надясно. Определете посоката и големината на тока, ако за време t = 10 s през напречното сечение S на проводника преминават N = 5.1019 електрона.
Решете задачата самостоятелно. Може да направите проверка, като кликнете върху картата.
Решение
Дадено: t = 10 s, N = 5.1019 електрона.
Търси се: I = ?
[latex]\Large I=\frac{Ne}{t}=0,8{\text{ A}}[/latex]
Посоката на тока е противоположна на посоката на движение на свободните електрони в проводника, т.е посоката на тока е наляво.