Количество электричества проходящее через поперечное сечение проводника

Ответ или решение 2

Согласно определению, сила тока I определяется формулой: I = Q /t, где Q — электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника, t — время прохождения заряда.

Так как сила тока изменяется от I0 до I , то найдем ее среднее значение Iср =(I — I0)/2.

Q = (6 А — 0 А) *1 с/2 = 3 Кл.

Ответ: через поперечное сечения провода проходит электрический заряд Q = 3 Кл.

Зависимость силы тока от времени

Если сила тока равномерно возрастает, то имеет линейную зависимость от времени, следовательно, ее можно представить в виде:

i = a * t + b, где a и b — некоторые постоянные числа.

Поскольку известны значения силы тока в моменты времени t = 0 c и t₁ = 1 c, то для нахождения коэффициентов a и b можем составить и решить систему уравнений:

Значение b = 0 означает, что сила тока прямо пропорциональна времени (см. рис. http://bit.ly/2jOYpx2):

Зависимость количества электричества от времени

Рассмотрим бесконечно малый промежуток времени [t; t + δt], в котором сила тока меняется незначительно. Заряд δq, который проходит за этот промежуток времени через поперечное сечение проводника, равен:

Как видим на рисунке, произведение δq = i * δt соответствует площади небольшого прямоугольника. Если разделить треугольник OAB на такие бесконечно тонкие прямоугольники, то суммарный заряд, который пройдет через проводник за промежуток времени [0; t], будет соответствовать площади треугольника OAB:

Формула (1) позволяет определить заряд, пройденный через проводник, в любой момент времени t. Подставив в эту формулу значение t = 1 c, определим количество электричества, которое пройдет через поперечное сечение проводника за 1 с:

Ток I в проводнике меняется со временем t по уравнению I = 4 + 2 t , где I — в амперах и t — в секундах. Какое количество электричества q проходит через попереч ное сечение проводника за время от t ₁ = 2 с до t ₂ = 6 с? При каком постоянном токе I через поперечное сечение провод ника за то же время проходит такое же количество электри чества?

Дано:

Решение:

Количество электричества q , проходящее через попереч­ ное сечение проводника за время

П остоянный ток I , при котором через поперечное сечение провод­ ника за то же время проходит такое же количество электри­ чества

Ответ:

Мы неоднократно подчеркивали, что электроны в электрическом поле перемещаются от точек с более низким потенциалом к точкам с более высоким потенциалом. Следовательно, и в электрической цепи, показанной на рис. 1, электроны движутся от отрицательного полюса источника электрической энергии к положительному: поэтому следовало бы считать, что электрический ток идет от минуса (—) к плюсу ( + ).

Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь

Однако до объяснения электрических явлений с точки зрения электронной теории, т. е. когда природа электрического тока не была достаточно изучена, полагали, что ток идет от положительного полюса источника к отрицательному.

Чтобы не менять этого установившегося и прочно вошедшего в практику положения, решили сохранить такую условность и считать, что ток идет от плюса к минусу, как показано на рис. 2. В действительности же в металлических проводниках ток проходит в обратном направлении.

Рисунок 2. Направление движения электронов в проводнике и направление тока

С ростом напряженности внешнего электрического поля увеличивается сила, действующая на электроны в проводнике. Электроны начинают перемещаться по проводнйку быстрее, а значит, увеличивается количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Для характеристики интенсивности движения электрических зарядов в проводниках вводится понятие о силе тока или токе.

Определение: Силой тока называется количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Сила тока (ток) обозначается буквой I или i.

Если за время t через поперечное сечение проводника прошло количество электричества q, то ток в проводнике можно определить по формуле:

За единицу тока принимается ампер (сокращенно обозначается буквой А). В ГОСТ приведено следующее определение этой основной электрической единицы: «ампер — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямоугольным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2*10 -7 единицы силы на каждый метр длины».

Следует подчеркнуть, что ампер — единственная основная электрическая единица. Все остальные единицы, используемые при электрических и магнитных измерениях, определяются через четыре основные единицы Международной системы единиц (метр — килограмм — секунда — ампер).

Единица измерения тока названа по имени французского физика и математика Андре Мари Ампера (1775—1836), открывшего закон взаимодействия электрических токов и предложившего новую гипотезу для объяснения магнитных свойств вещества.

В радиотехнике часто приходится иметь дело с токами, величина которых в тысячи и даже миллионы раз меньше одного ампера. Такие токи измеряются в миллиамперах (сокращенно обозначается мА или mА) или в микроамперах (сокращенно обозначается мкА или μА). Миллиампер одна тысячная доля ампера, т. е.

1 мА = 0,001 А, или 1 А = 1000 мА.

Микроампер — это одна миллионная доля ампера или одна тысячная доля миллиампера, т. е.

1 мкА = 0,001 мА = 0,000001 А.

Полезно запомнить также следующие соотношения:

1 мА= 1000 мкА = 0,001 А; 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА.

При рассмотрении вопросов взаимодействия зарядов мы сказали, что количество электричества измеряется в кулонах. При этом количество электричества в 1 кулоне соответствует приблизительно общему заряду 6 • 10 18 электронов. Сейчас можно дать более строгое определение кулона:

Определение: кулон — это количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в течение 1 секунды при неизменяющемся токе в 1 ампер.

Эта единица количества электричества часто называется ампер-секундой (сокращенное обозначение А-с). На практике количество электричества измеряется в ампер-часах (А-ч).

Если известен ток I в проводнике, то количество электричества q, прошедшее через поперечное сечение проводника за время t, можно определить по формуле:

где q — в кулонах; I— в амперах; t — в секундах.

Для измерения тока в цепи применяются приборы, называемые амперметрами. Амперметр включается в цепь так, чтобы через него проходил весь измеряемый им ток (рис. 3).

Рисунок 3. Схема включения амперметра в электрическую цепь. Б — источник напряжения; PA — амерметр; EL — нагрузка (лампа).

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!