Сила струму. Амперметр

Вітаю! Розпочинаємо вивчення теми №6!

Отримаємо знання про силу струму, як кількісну характеристику електричного струму та вимірювання її за допомогою амперметра!

Чому заряджений електроскоп досить довго зберігає заряд у приміщенні з чистим повітрям і швидко розряджається у приміщеннях, де в повітрі є пил або дим?

Розряд електроскопа – це процес протікання струму, через повітря, що оточує електроскоп. У чистому повітрі немає вільних носіїв зарядів, і тому електроскоп не розряджається. У приміщенні із забрудненим повітрям, частинки пилу або диму притягуються до кулі електроскопа, набувають, доторкаючись до нього, заряду того ж знаку і за рахунок кулонівського відштовхування, забирають цей заряд з поверхні кулі. Електроскоп розряджається.

Чи можна створити джерело струму з ебонітової палички та вовняної рукавички?

Головна задача будь-якого джерела струму – розділяти позитивні та негативні заряди. Саме це спостерігається, коли ебонітову паличку натирають об вовну. Тому в принципі ніщо не заважає створити джерело струму з ебонітової палички та вовняної рукавички, але таке джерело може забезпечити тільки короткочасні електричні розряди, струм у яких буде дуже слабкий. Таке джерело струму не матиме жодної практичної цінності.

Вам уже відомо, що для кількісного опису фізичних явищ, властивостей тіл і речовин у фізиці використовують фізичні величини. А за допомогою яких фізичних величин можна кількісно описати процес проходження електричного струму по провіднику?

У металевому стрижні, як ви вже знаєте, є велика кількість вільних носіїв електричного заряду – електронів. Зрозуміло, що коли у стрижні не тече струм, рух електронів у ньому хаотичний. Якщо приєднати стрижень до джерела струму, електрони почнуть рухатись напрямлено і кількість електронів, що проходить за певний час через поперечний переріз стрижня в одному напрямку істотно збільшиться. Отже, в цьому напрямку через поперечний переріз стрижня буде перенесено певний заряд.

Про наявність струму ми можемо стверджувати опираючись на досліди проведені нами на попередніх уроках. А от для кількісної характеристики струму введемо сьогодні поняття сили струму.

Силою струму в провіднику умовно називають кількість заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу. 

Позначають силу струму – І.

Таким чином, якщо за час t через поперечний переріз провідника проходить деяка кількість заряду, рівна q, то величина сили струму І дорівнює відношенню q/t, тобто:

Зверніть увагу на те, що перенесення заряду +q в одному напрямку або ж заряду –q в протилежному, з точки зору визначення величини сили струму, абсолютно тотожні. Тому в формулі, під зарядом q, ми розуміємо суму тих зарядів, які були фактично перенесені позитивно зарядженими носіями заряду в напрямку, що умовно прийнятий нами за напрямок сили струму, і негативними - в протилежному напрямку.

Струм, величина і напрям якого не змінюються з часом називають постійним. 

- В яких одиницях вимірюється заряд? Правильно, в Кулонах (Кл).

-  А час? Так, у секундах (с).

Тому, одиниця величини сили струму це така сила струму, при якій за 1с через поперечний переріз провідника проходить заряд в 1Кл. Цю одиницю назвати на честь французького фізика Анрі Марі Ампера (1775-1836) – Ампер, позначають А. На практиці застосовують дещо менші одиниці: міліампер, який дорівнює 0,001А  і мікроампер – 0,000001А.

Якщо відома величина сили струму І (в амперах) в якому-небудь провіднику і час t (в секундах), на протязі якого проходив струм по провіднику, то нам відомий і повний заряд q (в кулонах), що проходить через провідник за цей час. 

Формула використовується в Міжнародній системі СІ, але не для визначення ампера (який вводиться в цій системі в якості основної одиниці), а для визначення одиниці заряду – кулона. Відповідно з один кулон це електричний заряд, перенесений через поперечний переріз провідника за одну секунду при силі струму в один ампер. Це означає, що в системі СІ можна назвати кулон також і ампер-секундою.

Для вимірювання сили струму користуються амперметром 

Як і будь-який прилад, амперметр не повинен впливати на значення вимірюваної величини. Тому амперметр сконструйований таким чином, що у разі приєднання його до електричного кола значення сили струму у колі практично не змінюється.

Правила, яких необхідно дотримуватися під час вимірювання сили струму амперметром:

1. Амперметр умикають у коло послідовно разом з тим провідником у якому необхідно виміряти силу струму.

2. Клему амперметра біля якої стоїть знак «+» необхідно з’єднувати з проводом, що йде від позитивного полюса джерела струму; клему зі знаком «-» - із проводом, що йде від негативного полюса джерела струму.

3. Не можна під’єднувати амперметр до кола у якому відсутній споживач струму.

Розв'яжемо задачу: скільки електронів пройде через поперечний переріз спіралі лампи за 2с, якщо сила струму в спіралі становить 0,32А?

Отже, за 2с через поперечний переріз спіралі лампи пройде  4000000000000000000електронів.

Домашнє завдання: скільки електронів щосекунди проходить через поперечний переріз провідника, у якому тече струм 0,32А?

Список використаних джерел:
1. https://www.youtube.com/watch?v=Cz2Zu6_dH-0
2. https://www.youtube.com/watch?v=dcSsVgGi3Lk
3.https://images.zakupka.com/i3/firms/27/20/20758/ampermetr-peremennogo-toka-shchitovoy-e378-750a-750-5_332c3cdc57a39c3_800x600.jpg

 4. Божинова Ф.Я., Кірюхін М.М., Кірюхіна О.О. Фізика. 9 клас. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

5. Гончаренко С.У., Коршак Є.В., Коршак Н.М. Методика розв’язування задач з фізики. – К.: Вища шк., 1976.

6. Гельфгат И.М., Генденштейн Л. Э., Кирик Л.А. 1001 задача по физике с решениями. – Харьков – Москва, «Развивающее обучение», 1996.

7. Гофман Ю.В. Законы, формулы, задачи физики. Справочник. – К.: Наук. Думка, 1994.

8. Элементарный учебник физики. Под редакцией акад. Г.С. Ландсберга Том II «Электричество и магнетизм». – М.: Изд-во «Наука» - главная редакция физико-математической литеретуры, 1996.

9. Коршак Є.В., Ляшенко О. Планування уроків фізики у 8 класі. – Фізика та астрономія в школі. – 1999. - №4. – С.14-18.

10. Крот Ю. Є. Фізика у визначеннях, таблицях і схемах. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

11. Лукашик В.І. Збірник запитань і задач з фізики. – К.: Рад. шк., 1991. – 208с.

12. Петрусенко Н.И. Сборник диктантов по физике. – Минск: Нар. Асвета, 1982. – 64с.

13. Савченко В.Ф. та ін. Уроки фізики у 7-8 класах: Метод. Посіб. Для вчителів/ В.Ф. Савченко, С.В. Коршак, О.І. Ляшенко. Фізичні бувальщини. На допомогу вчителю фізики/ В.Ф. Савченко. – К.; Ірпінь: ВТФ «Перун», 2002. – 320с.

14. Савченко М.О. Фізика: Розв’язування задач. – Тернопіль: Навч. книга – Богдан, 2004.

15.Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Фізика. Довідник з прикладами розв’язування задач. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.