Движение электрических зарядов
На предыдущих уроках мы выяснили, что огромное значение в электрических явлениях играет движение электрических зарядов (ионов, электронов). Почему именно движение зарядов? Потому что заряды при движении совершают работу. Работа при движении зарядов обеспечивает нам и горящую лампочку, и работающие электроприборы. Электрические заряды движутся только тогда, когда есть электрическое поле, то есть, электрическое поле заставляет двигаться заряды.
Определение электрического тока
Электрический ток – направленное, упорядоченное движение электрических зарядов. Электрические заряды могут быть разными, но чаще всего – это электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные).
Электроны обладают сравнительно небольшой массой, поэтому масса проводников практически не меняется. А вот когда движутся ионы, может меняться даже химический состав вещества.
Как мы уже говорили, электрический ток может существовать, только если есть электрическое поле.
Условия существования электрического тока
Какие ещё могут быть условия существования тока?
Условия существования электрического тока:
1. Наличие свободных электрических зарядов.
2. Наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов (в результате действия источника тока).
3. Замкнутая электрическая цепь (состоит преимущественно из проводников).
Источники электрического тока
Пришло время поговорить об источниках тока, то есть объектах, которые образуют электрическое поле, необходимое для существования электрического тока.
Рассмотрим вначале следующий эксперимент.
Возьмём два электрометра. Один из них зарядим, а второй оставим незаряженным.
Теперь возьмём проводник и соединим с помощью него два электрометра. Как мы уже неоднократно наблюдали на предыдущих уроках, электрический заряд очень быстро перетечёт с первого электрометра на второй, и второй электрометр покажет наличие электрического заряда.
Как только прекращается действие электрического поля, тут же прекращается движение зарядов.
Электрическое поле появляется при наличии источника электрического тока.
Что же такое источник тока?
Источник тока совершает работу по разделению электрического заряда, но без помощи электрических сил. Неэлектрические силы, которые совершают работу по разделению заряда, называются сторонними силами.
В результате деления на контактах источника тока образуются заряды, которые и создают поле. Под действием этого поля свободные заряды, которые находятся внутри проводников, приходят в движение.
Сторонние силы могут иметь различное происхождение, в частности:
· механические силы;
· химические превращения (реакции);
· тепловые (термоэлементы);
действие света на фотоэлементы (фотоэффект).
История появления гальванических элементов
Источники тока широко используются в технике и в быту.
Наибольший интерес представляют так называемые гальванические элементы. В 1796 году итальянский учёный Алессандро Вольта (Рис. 1) предложил назвать химический элемент, который создаёт электрический ток, в честь другого итальянского учёного – Луиджи Гальвани (Рис. 2).
Рис. 1. Алессандро Вольта (Истчоник)
Рис. 2. Луиджи Гальвани (Источник)
Устройство простейшего гальванического элемента, аккумуляторы
В основе работы гальванического элемента лежит химическая реакция.
Наиболее распространённый гальванический элемент – батарейка (от слова батарея – набор гальванических элементов).
Рассмотрим устройство батарейки: несколько гальванических элементов соединены между собой и расположены в общей коробке, а также снабжены общими контактами.
Рассмотрим устройство наиболее простого гальванического элемента (Рис. 3).
Рис. 3. Устройство простейшего гальванического элемента. (Источник)
Внутри цинкового стакана находится клейстер (состоит из муки и нашатыря). Внутри клейстера располагается полотняный мешочек, в котором находится уголь и оксид марганца. Внутрь мешочка вставляется угольный стержень. При взаимодействии нашатыря с цинком цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень – положительный заряд. В результате, между цинковым стаканом и угольным стержнем и происходит разделение зарядов.
При соединении нескольких гальванических элементов и получается батарейка.
Кроме гальванических элементов широкое применение получили также ещё и аккумуляторы – они могут достаточно долго работать и создавать электрический ток в цепи.
Существуют щелочные и кислотные аккумуляторы (зависит от того, какое вещество участвует в химической реакции).
Для работы аккумуляторы необходимо заряжать (в отличие от батареек, которые преимущественно являются «одноразовыми», то есть работают только в течение одного «рабочего» цикла). Аккумуляторы – очень важный элемент для обеспечения движения автомобилей на электрической тяге.
На этом уроке мы выяснили условия существования электрического тока, а также познакомились с источниками тока.
На следующем уроке мы познакомимся с электрической цепью и её составными частями.
Список литературы
- Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
- Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.
Домашнее задание
- П. 32, вопросы 1–7 – стр. 77, задание 6 (1). Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Возникает ли электрический ток при заземлении заряженного металлического шарика?
- Положительно и отрицательно заряженные ионы водорода при соединении образуют атом водорода. Можно ли говорить о наличии тока в процессе взаимодействия этих ионов?
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
