4. Химические источники тока. Назначение.

Чтобы электрический ток в проводнике мог существовать длительное время, необходимо в нём поддерживать электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником электрического тока. Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника тока, называемых клеммами.

К химическим источникам тока относятся гальванические элементы и аккумуляторы. В гальваническом элементе происходят химические реакции, и внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую. Простейший гальванический элемент состоит из цинкового сосуда, в который вставлен угольный стержень. Стержень помещён в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углём. Между стенками сосуда и мешочком находится электролит на основе раствора нашатыря. При реакции нашатыря с цинком, от цинка отделяются положительные ионы. Цинк становится отрицательно заряженным, а угольный стержень – положительно заряженным. Между цинковым и угольным электродами возникает электрическое поле. Если угольный стержень и цинковый сосуд соединить проводником, то по всей длине под действием электрического поля свободные электроны придут в упорядоченное движение. Возникнет электрический ток.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Гальванический элемент характеризуется напряжением, которое он создаёт и ёмкостью – значение тока, который он может отдать в цепь за один час работы. Напряжение измеряется в вольтах, а ёмкость в ампер-часах.

5. Закон Ома для участка цепи. Определения. Формула.

При протекании электрического тока по проводнику, его величина зависит как от величины приложенного напряжения, так и от свойств самого проводника. Свойство проводника ограничивать протекающий по нему ток, называется сопротивлением проводника. Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он состоит, и от его геометрических характеристик: длина, сечение. Сопротивление возникает из-за того, что при движении по проводнику электронов, они сталкиваются с атомами вещества, из которого он состоит, что замедляет их скорость.

Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого учёного Георга Ома, открывшего этот закон. Закон Ома читается так:

Сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I = U / R где I - сила тока в цепи, А;

U - Напряжение на этом участке, В;

R - Сопротивление участка, Ом.

Закон Ома – один из основных физических законов. Зная силу тока и сопротивление, можно по закону Ома вычислить напряжение на участке цепи, а зная напряжение и силу тока – сопротивление. Сопротивление проводника измеряется в Омах (Ом), килоомах (кОм), мегомах (МОм).

6.Что такое короткое замыкание. Предохранители. Назначение автоматических выключателей.

Электрические цепи всегда рассчитаны на определённую силу тока. Если сила тока в цепи становится больше допустимой, то провода могут значительно нагреться, а покрывающая их изоляция – воспламениться. Причиной значительного увеличения силы тока может стать одновременное включение мощных потребителей тока или короткое замыкание. Коротким замыканием называют соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи. Сопротивление цепи при коротком замыкании незначительно, поэтому в цепи возникает большая сила тока, провода при этом могут сильно нагреваться и стать причиной пожара. Чтобы избежать этого, в цепь включают предохранители. Назначение предохранителей, сразу отключить линию, если сила тока вдруг окажется больше нормы. Предохранители с плавящимся проводником, внутри называют плавкими предохранителями. Существует вид защитных устройств, называемых автоматическими выключателями. Принцип их действия основан на тепловом расширении тел при нагревании или на электромагнитном принципе. В первом случае биметаллическая пластинка при прохождении через неё большого тока, нагревается и размыкает контакты, а при остывании вновь замыкает их. В другом случае ток нагрузки проходит через маленький электромагнит. При большом токе, электромагнит срабатывает и размыкает цепь. Автоматические выключатели выпускаются на различные допустимые токи, различных размеров.