За направление тока принимают направление движения: электрический ток — это… Что такое электрический ток?

За направление электрического тока принято направление движения

• Попроси больше объяснений
• Следить
• Отметить нарушение

Melovinfan 09.01.2019

Что ты хочешь узнать?

Ответ

1) За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

2) За направление тока принято считать направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

3) Да, на рисунках 57 и 58 правильно показано стрелками направление тока.

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Проверено экспертом

Направление, противоположное направлению движения электронов

электроны, как не трудно догадаться, будут «выходить» из отрицательной клеммы источника тока и «входить» в положительную

соответственно, ток течет от «+» к «-«

• Комментарии
• Отметить нарушение

Ответ

Проверено экспертом

Ученые договорились принять за направление тока движение положительно заряженных частиц.
Поэтому получается:

В металлах электроны движутся «против тока».

В электролитах положительные ионы движутся «по току», а отрицательные — против.

В полупроводниках дырки движутся «по току», электроны — против.

В газоразрядной трубке положительные ионы — «по току», электроны — против.

Направление электрического тока

Свободные электроны.. Электрический ток.. Измерение тока.. Амперметр.. Единица силы тока — Ампер.. Направление электрического тока.. Направление движения электронов..

Когда электрическое поле прикладывается к проводнику, свободные электроны (носители отрицательного заряда) начинают дрейфовать в соответствии с направлением электрического поля – возникает электрический ток.

Движение электронов означает движение отрицательных зарядов, следовательно, – электрический ток является мерой количества электрического заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за единицу времени.

В международной системе СИ единица измерения заряда – Кулон, а единица времени – секунда. Поэтому единица силы тока – Кулон в секунду (Кл/сек).

Измерение тока

Единица силы тока Кулон в секунду в системе СИ имеет конкретное название Ампер (А) – в честь знаменитого французского ученого Андре-Мари Ампера (на фото в заголовке статьи).
Как мы знаем, величина отрицательного электрического заряда электрона -1,602 • 10 -19 Кулона. Поэтому один Кулон электрического заряда состоит из 1 / 1,602 • 10 -19 = 6,24 • 10 18 электронов.
Следовательно, если 6,24 • 10 18 электронов пересекает поперечное сечение проводника за одну секунду, то величина такого тока равна одному амперу.

Для измерения силы тока существует измерительный прибор — амперметр.

Рис. 1

Амперметр включается в электрическую цепь ( рис. 1 ) последовательно с тем элементом цепи, силу тока в котором необходимо измерить. При подключении амперметра нужно соблюдать полярность: «плюс» амперметра подключается к «плюсу» источника тока, а «минус» амперметра — к «минусу» источника тока.

Направление электрического тока

Если в электрической цепи, показанной на рис. 1 замкнуть контакты выключателя, то по этой цепи потечет электрический ток. Возникает вопрос: «А в каком направлении?»

Мы знаем, что электрическим током в металлических проводниках называется упорядоченное движение отрицательно заряженных частиц – электронов (в других средах это могут быть ионы или ионы и электроны). Отрицательно заряженные электроны во внешней цепи двигаются от минуса источника к плюсу (одноименные заряды отталкиваются, противоположные — притягиваются), что хорошо иллюстрирует рис. 2 .

Учебник физики за 8 класс дает нам другой ответ: «За направление электрического тока в цепи принято направление движения положительных зарядов», — то есть от плюса источника энергии к минусу источника.

Выбор направления тока, противоположного истинному, иначе как парадоксальным назвать нельзя, но объяснить причины такого несоответствия можно, если проследить историю развития электротехники.

Дело в том, что электрические заряды стали изучать задолго до того, как были открыты электроны, поэтому природа носителей заряда в металлах была еще неизвестна.
Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл американский ученый и политический деятель Бенджамин Франклин.

В своей работе «Опыты и наблюдения над электричеством» (1747 г.) Франклин предпринял попытку теоретически объяснить электрические явления. Именно он первым высказал важнейшее предположение об атомарной, «зернистой» природе электричества: «Электрическая материя состоит из частичек, которые должны быть чрезвычайно мелкими».

Франклин полагал, что тело, которое накапливает электричество, заряжается положительно, а тело, теряющее электричество, заряжается отрицательно. При их соединении избыточный положительный заряд перетекает туда, где его недостает, то есть к отрицательно заряженному телу (по аналогии с сообщающими сосудами).

Эти представления о движении положительных зарядов широко распространились в научных кругах и вошли в учебники физики. Так и получилось, что действительное направление движения электронов в проводнике противоположно принятому направлению электрического тока.

После открытия электрона ученые решили оставить все как есть, поскольку пришлось бы очень многое изменять (и не только в учебниках), если указывать истинное направление тока. Также это связано и с тем, что знак заряда практически ни на что не влияет, пока все используют одно и то же соглашение.
Истинное направление движения электронов используется только, когда это необходимо, чтобы объяснить некоторые физические эффекты в полупроводниковых устройствах (диоды, транзисторы, тиристоры и др.).

Направление — электрический ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Направление — электрический ток

Cтраница 1

Направление электрического тока в штыре совпадает с — осью к прямоугольной системы координат.
 [2]

Направление электрического тока принято определять как направление, в котором перемещалось бы под действием электрического поля положительное электричество. В соответствии с этим следует считать, что через диод протекает ток от а. Если подвести к электродам диода переменное напряжение, то ток через прибор будет проходить только1 в ту часть периода, когда анод положителен. При отрицательном аноде электрическое поле IB приборе будет Направлять вырвавшиеся из катода электроны обратно к катоду. Прибор действует как электрический вентиль.
 [3]

Направление электрического тока условно принято от положительного полюса к отрицательному.
 [4]

Направление электрического тока принимается противоположным направленному перемещению электронов. Это показано на рисунке.
 [6]

Направлением электрического тока считается то направление, в котором упорядоченно движутся положительные заряды. В металлах свободные электроны движутся в направлении, противоположном этому принятому.
 [7]

За направление электрического тока следовало бы считать направление движения свободных электронов по металлическому проводнику, однако за направление электрического тока условно принято считать направление движения положительных зарядов в проводнике. Эта условность сложилась исторически к в настоящее время сохранила свою силу в электротехнике.
 [9]

За направление электрического тока следовало бы считать направление движения свободных электронов по металлическому проводнику, однако за направление электрического тока условно принято считать направление движения положительных зарядов в проводнике. Эта условность сложилась исторически и в настоящее время сохранила свою силу в электротехнике.
 [10]

За направление электрического тока принимается направление движения положительных зарядов. Поэтому направление силы, действующей на движущиеся положительные заряды, может быть определено с помощью правила левой руки: если указательный, большой и средний пальцы левой руки расположить под прямым углом друг к другу, а указательный направить по полю, средний — по направлению движения заряда, то большой палец левой руки будет указывать направление силы, действующей на заряд.
 [11]

За направление электрического тока условно принимают направление движения положительных электрических зарядов. Положительные электрические заряды перемещаются в проводнике, соединяющем полюса источника тока, от положительного полюса к отрицательному.
 [12]

За направление электрического тока условно принято считать направление движения положительных зарядов в проводнике.
 [13]

За направление электрического тока принимается направление движения положительных зарядов. В действительности в металлических проводниках электрический ток создается движением электронов в направлении, обратном току.
 [14]

За направление электрического тока условно принимают направление движения положительных зарядов, В тех проводниках, где проводимость осуществляется электронами или отрицательными ионами, направление тока противоположно направлению движения этих зарядов.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

За направление электрического тока принимают направление движения

Электрический ток в разных веществах

Электрический ток возникает в самых разных веществах, которые могут находиться в различных агрегатных состояниях. Рассмотрим некоторые примеры, демонстрирующие возникновение направленного потока заряженных частиц в твердых, жидких и газообразных средах:

• В металлах имеется много свободных электронов, которые являются главным источником тока;
• Электролиты — это жидкости, проводящие электрический ток. Водные растворы кислот, щелочей, солей — все это примеры электролитов. Попадая в воду молекулы этих веществ распадаются на ионы, представляющие собой заряженные атомы или группы атомов, имеющие положительный (катионы) или отрицательный (анионы) электрические заряды. Катионы и анионы образуют электрический ток в электролитах;
• В газах и плазме ток создается за счет движения электронов и положительно заряженных ионов;
• В вакууме — за счет электронов, вылетающих с поверхности металлических электродов.

Рис. 1. Примеры электрического тока в разных веществах (металлах, электролитах, газах, плазме, вакууме).

В приведенных примерах токи возникают в результате движения заряженных частиц относительно той или иной среды (внутри тел). Такой ток называется током проводимости. Движение макроскопических заряженных тел называется конвекционным током. Примером конвекционного тока могут служить капли дождя во время разряда молнии.

В каком направлении течет ток

За направление тока принято направление движения положительно заряженных частиц; если же ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считается противоположным направлению движения частиц.

Рис. 2. Направление движения тока для любой электрической цепи.

Возникает вопрос: почему не был принят очевидный вариант направления, совпадающий с направлением движения электронов? Для того, чтобы это стало понятно, надо немного окунуться в историю физики.

Почему надо знать историю физических открытий

Природу электрических явлений пытались объяснить многие исследователи задолго до открытия электрона (1897 г.). Впервые к пониманию о существовании двух типов зарядов — положительных и отрицательных пришел американский физик Бенджамин Франклин в 1747 г. На основе своих наблюдений он предположил (выдвинул гипотезу), что существует некая “электрическая материя”, состоящая из мелких, невидимых частиц. Он же первым ввел обозначение для электрических зарядов “−” и “+”. Франклин предложил считать, что если тело наполняется электрической материей, то оно заряжается положительно, а если оно теряет электричество, то заряжается отрицательно. В случае замыкания (соединения) цепи положительный заряд потечет туда, где его нет, то есть к “минусу”. Эта плодотворная гипотеза стала популярной, получила свое признание среди ученых, вошла в справочники и учебные пособия.

Конечно, после открытия отрицательно заряженного электрона, эта “нестыковка” реального направления движения с ранее общепринятым была обнаружена. Однако, мировым научным сообществом было принято решение оставить в силе предыдущую формулировку о направлении тока, поскольку в большинстве практических случаев это ни на что не влияет.

В случае необходимости, для объяснения отдельных физических эффектов в полупроводниках и искусственных материалах (гетероструктурах), принимается во внимание настоящее направление движения электронов.

Бенджамин Франклин знаменит еще как выдающийся политический деятель, дипломат и писатель. Он является одним из авторов конституции США. В знак признания заслуг Франклина на купюре номиналом в 100 долларов с 1914 г. изображен его портрет.

Рис. 3. Изображение купюры 100 долларов США с портретом Бенджамина Франклина.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что направление тока в электрической цепи соответствует направлению движения положительных зарядов, то есть от плюсового потенциала (плюса) к минусовому потенциалу (минусу). Несмотря на то, что чаще всего электрический ток создается отрицательно заряженными электронами, выбор направления тока было решено оставить именно таким. Так сложилось исторически.

Для характеристики электрического тока через какую либо поверхность (например, в случае тока проводимости — через поперечное сечение проводника) вводится понятие силы тока.

Силой токаназывается физическая величина I, равная отношению заряда dq, переносимого через рассматриваемую поверхность S за малый промежуток времени dt, к величине этого промежутка:

Если сила тока и его направление не изменяются с течением времени, то ток называется по­стоянным.Сила постоянного тока

где q — заряд, переносимый через поверхность S за конечный промежуток t.

Для того чтобы ток проводимости был постоянным, заряды не должны накапливаться или убывать ни в одной части проводника. Поэтому цепь постоянного тока должна быть замкнутой,а суммарный электрический заряд, который поступает за 1 секунду. сквозь по­верхность S₁ в объем проводника, заключенный между двумя произвольно выбранными поперечными сечениями S₁ и S₂ (рис.1), должен быть равным суммарному заряду, выхо­дящему из этого объема за то же время сквозь поверхность S₂ Т.о., сила постоянного тока I во всех сечениях проводника одинакова.

I I

Единица силы тока в СИ— ампер(А) — определяется на основании электромагнитного взаимодействия двух параллельных прямолинейных проводников, по которым протекает постоянный ток. Из (2) следует, что 1А — равен силе постоянного электрического тока, при котором через поперечное сечение проводника в 1секунду переносится заряд, равный 1К:

Для характеристики направления электрического тока в различных точках рассматриваемой по­верхности вводится вектор плотности электрического тока,который совпадает по направлению с движением положительно заряженных частиц — носителей заряда и численно равен от­ношению силы тока dI сквозь малый элемент поверхности, нормальный к направлению движения заряженных частиц, к площади dS_^ этого элемента:

В СИ плотность тока измеряется в (А/м 2 ).

Очевидно, что dI = Jсоsa dS = J_n dS , или dI = `J dS,

где `n — единичный вектор, перпендикулярный площадке dS, J<sub>n</sub> – проекции `J на направление нормали `n.

Сила тока через произвольную поверхность S равна

I = òJ_n dS = ò J dS,

где интегрирование проводится по всей площади этой поверхности. В дальнейшем S- это поперечное сечение проводника. Для постоянного тока I = JS (4)

В цепи постоянного тока, состоящей из проводников с переменной площадью поперечного сечения, рис. 1, плотности тока в различных сечениях S₁ и S₂ обратно пропорциональны площадям этих сечений:

Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 899 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Проверено экспертом

Направление, противоположное направлению движения электронов

электроны, как не трудно догадаться, будут «выходить» из отрицательной клеммы источника тока и «входить» в положительную

соответственно, ток течет от «+» к «-«

• Комментарии
• Отметить нарушение

Ответ

Проверено экспертом

Ученые договорились принять за направление тока движение положительно заряженных частиц.
Поэтому получается:

В металлах электроны движутся «против тока».

В электролитах положительные ионы движутся «по току», а отрицательные — против.

В полупроводниках дырки движутся «по току», электроны — против.

В газоразрядной трубке положительные ионы — «по току», электроны — против.

Постоянный электрический ток. Направление тока, формула

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: постоянный электрический ток, сила тока, напряжение.

Электрический ток обеспечивает комфортом жизнь современного человека. Технологические достижения цивилизации — энергетика, транспорт, радио, телевидение, компьютеры, мобильная связь — основаны на использовании электрического тока.

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одних областей пространства в другие.

Электрический ток может возникать в самых различных средах: твёрдых телах, жидкостях, газах. Порой и среды никакой не нужно — ток может существовать даже в вакууме! Мы поговорим об этом в своё время, а пока приведём лишь некоторые примеры.

• Замкнём полюса батарейки металлическим проводом. Свободные электроны провода начнут направленное движение от «минуса» батарейки к «плюсу».
Это — пример тока в металлах.

• Бросим в стакан воды щепотку поваренной соли . Молекулы соли диссоциируют на ионы, так что в растворе появятся свободные заряды: положительные ионы и отрицательные ионы . Теперь засунем в воду два электрода, соединённые с полюсами батарейки. Ионы начнут направленное движение к отрицательному электроду, а ионы — к положительному.
Это — пример прохождения тока через раствор электролита.

• Грозовые тучи создают столь мощные электрические поля, что оказывается возможным пробой воздушного промежутка длиной в несколько километров. В результате сквозь воздух проходит гигантский разряд — молния.
Это — пример электрического тока в газе.

Во всех трёх рассмотренных примерах электрический ток обусловлен движением заряженных частиц внутри тела и называется током проводимости.

• Вот несколько иной пример. Будем перемещать в пространстве заряженное тело. Такая ситуация согласуется с определением тока! Направленное движение зарядов — есть, перенос заряда в пространстве — присутствует. Ток, созданный движением макроскопического заряженного тела, называется конвекционным.

Заметим, что не всякое движение заряженных частиц образует ток. Например, хаотическое тепловое движение зарядов проводника — не направленное (оно совершается в каких угодно направлениях), и потому током не является (при возникновении тока свободные заряды продолжают совершать тепловое движение! Просто в этом случае к хаотическим перемещениям заряженных частиц добавляется их упорядоченный дрейф в определённом
направлении).
Не будет током и поступательное движение электрически нейтрального тела: хотя заряженные частицы в его атомах и совершают направленное движение, не происходит переноса заряда из одних участков пространства в другие.

Направление электрического тока

Направление движения заряженных частиц, образующих ток, зависит от знака их заряда. Положительно заряженные частицы будут двигаться от «плюса» к «минусу», а отрицательно заряженные — наоборот, от «минуса» к «плюсу». В электролитах и газах, например, присутствуют как положительные, так и отрицательные свободные заряды, и ток создаётся их встречным движением в обоих направлениях. Какое же из этих направлений принять за направление электрического тока?

Направлением тока принято считать направление движения положительных зарядов.

Попросту говоря, по соглашению ток течёт от «плюса» к «минусу» (рис. 1; положительная клемма источника тока изображена длинной чертой, отрицательная клемма — короткой).

Рис. 1. Направление тока

Данное соглашение вступает в некоторое противоречие с наиболее распространённым случаем металлических проводников. В металле носителями заряда являются свободные электроны, и двигаются они от «минуса» к «плюсу». Но в соответствии с соглашением мы вынуждены считать, что направление тока в металлическом проводнике противоположно движению свободных электронов. Это, конечно, не очень удобно.

Тут, однако, ничего не поделаешь — придётся принять эту ситуацию как данность. Так уж исторически сложилось. Выбор направления тока был предложен Ампером (договорённость о направлении тока понадобилась Амперу для того, чтобы дать чёткое правило определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Сегодня эту силу мы называем силой Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки) в первой половине XIX века, за 70 лет до открытия электрона. К этому выбору все привыкли, и когда в 1916 году выяснилось, что ток в металлах вызван движением свободных электронов, ничего менять уже не стали.

Действия электрического тока

Как мы можем определить, протекает электрический ток или нет? О возникновении электрического тока можно судить по следующим его проявлениям.

1. Тепловое действие тока. Электрический ток вызывает нагревание вещества, в котором он протекает. Именно так нагреваются спирали нагревательных приборов и ламп накаливания. Именно поэтому мы видим молнию. В основе действия тепловых амперметров лежит тепловое расширение проводника с током, приводящее к перемещению стрелки прибора.

2. Магнитное действие тока. Электрический ток создаёт магнитное поле: стрелка компаса, расположенная рядом с проводом, при включении тока поворачивается перпендикулярно проводу. Магнитное поле тока можно многократно усилить, если обмотать провод вокруг железного стержня — получится электромагнит. На этом принципе основано действие амперметров магнитоэлектрической системы: электромагнит поворачивается в поле постоянного магнита, в результате чего стрелка прибора перемещается по шкале.

3. Химическое действие тока. При прохождении тока через электролиты можно наблюдать изменение химического состава вещества. Так, в растворе положительные ионы двигаются к отрицательному электроду, и этот электрод покрывается медью.

Электрический ток называется постоянным, если за равные промежутки времени через поперечное сечение проводника проходит одинаковый заряд.

Постоянный ток наиболее прост для изучения. С него мы и начинаем.

Сила и плотность тока

Количественной характеристикой электрического тока является сила тока. В случае постоянного тока абсолютная величина силы тока есть отношение абсолютной величины заряда , прошедшего через поперечное сечение проводника за время , к этому самому времени:

(1)

Измеряется сила тока в амперах (A). При силе тока в А через поперечное сечение проводника за с проходит заряд в Кл.

Подчеркнём, что формула (1) определяет абсолютную величину, или модуль силы тока.
Сила тока может иметь ещё и знак! Этот знак не связан со знаком зарядов, образующих ток, и выбирается из иных соображений. А именно, в ряде ситуаций (например, если заранее не ясно, куда потечёт ток) удобно зафиксировать некоторое направление обхода цепи (скажем, против часовой стрелки) и считать силу тока положительной, если направление тока совпадает с направлением обхода, и отрицательной, если ток течёт против направления обхода (сравните с тригонометрическим кругом: углы считаются положительными, если отсчитываются против часовой стрелки, и отрицательными, если по часовой стрелке).

В случае постоянного тока сила тока есть величина постоянная. Она показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за с.

Часто бывает удобно не связываться с площадью поперечного сечения и ввести величину плотности тока:

(2)

где — сила тока, — площадь поперечного сечения проводника (разумеется, это сечение перпендикулярно направлению тока). С учётом формулы (1) имеем также:

Плотность тока показывает, какой заряд проходит за единицу времени через единицу площади поперечного сечения проводника. Согласно формуле (2), плотность тока измеряется в А/м2.

Скорость направленного движения зарядов

Когда мы включаем в комнате свет, нам кажется, что лампочка загорается мгновенно. Скорость распространения тока по проводам очень велика: она близка к км/с (скорости света в вакууме). Если бы лампочка находилась на Луне, она зажглась бы через секунду с небольшим.

Однако не следует думать, что с такой грандиозной скоростью двигаются свободные заряды, образующие ток. Оказывается, их скорость составляет всего-навсего доли миллиметра в секунду.

Почему же ток распространяется по проводам так быстро? Дело в том, что свободные заряды взаимодействуют друг с другом и, находясь под действием электрического поля источника тока, при замыкании цепи приходят в движение почти одновременно вдоль всего проводника. Скорость распространения тока есть скорость передачи электрического взаимодействия между свободными зарядами, и она близка к скорости света в вакууме. Скорость же, с которой сами заряды перемещаются внутри проводника, может быть на много порядков меньше.

Итак, подчеркнём ещё раз, что мы различаем две скорости.

1. Скорость распространения тока. Это — скорость передачи электрического сигнала по цепи. Близка к км/с.

2. Скорость направленного движения свободных зарядов. Это — средняя скорость перемещения зарядов, образующих ток. Называется ещё скоростью дрейфа.

Мы сейчас выведем формулу, выражающую силу тока через скорость направленного движения зарядов проводника.

Пусть проводник имеет площадь поперечного сечения (рис. 2). Свободные заряды проводника будем считать положительными; величину свободного заряда обозначим (в наиболее важном для практики случая металлического проводника это есть заряд электрона). Концентрация свободных зарядов (т. е. их число в единице объёма) равна .

Рис. 2. К выводу формулы

Какой заряд пройдёт через поперечное сечение нашего проводника за время ?

С одной стороны, разумеется,

(3)

С другой стороны, сечение пересекут все те свободные заряды, которые спустя время окажутся внутри цилиндра с высотой . Их число равно:

Следовательно, их общий заряд будет равен:

(4)

Приравнивая правые части формул (3) и (4) и сокращая на , получим:

(5)

Соответственно, плотность тока оказывается равна:

Давайте в качестве примера посчитаем, какова скорость движения свободных электронов в медном проводе при силе тока A.

Заряд электрона известен: Кл.

Чему равна концентрация свободных электронов? Она совпадает с концентрацией атомов меди, поскольку от каждого атома отщепляется по одному валентному электрону. Ну а концентрацию атомов мы находить умеем:

м

Положим мм . Из формулы (5) получим:

м/с.

Это порядка одной десятой миллиметра в секунду.

Стационарное электрическое поле

Мы всё время говорим о направленном движении зарядов, но ещё не касались вопроса о том, почему свободные заряды совершают такое движение. Почему, собственно, возникает электрический ток?

Для упорядоченного перемещения зарядов внутри проводника необходима сила, действующая на заряды в определённом направлении. Откуда берётся эта сила? Со стороны электрического поля!

Чтобы в проводнике протекал постоянный ток, внутри проводника должно существовать стационарное (то есть — постоянное, не зависящее от времени) электрическое поле. Иными словами, между концами проводника нужно поддерживать постоянную разность потенциалов.

Стационарное электрическое поле должно создаваться зарядами проводников, входящих в электрическую цепь. Однако заряженные проводники сами по себе не смогут обеспечить протекание постоянного тока.

Рассмотрим, к примеру, два проводящих шара, заряженных разноимённо. Соединим их проводом. Между концами провода возникнет разность потенциалов, а внутри провода — электрическое поле. По проводу потечёт ток. Но по мере прохождения тока разность потенциалов между шарами будет уменьшаться, вслед за ней станет убывать и напряжённость поля в проводе. В конце концов потенциалы шаров станут равны друг другу, поле в проводе обратится в нуль, и ток исчезнет. Мы оказались в электростатике: шары плюс провод образуют единый проводник, в каждой точке которого потенциал принимает одно и то же значение; напряжённость
поля внутри проводника равна нулю, никакого тока нет.

То, что электростатическое поле само по себе не годится на роль стационарного поля, создающего ток, ясно и из более общих соображений. Ведь электростатическое поле потенциально, его работа при перемещении заряда по замкнутому пути равна нулю. Следовательно, оно не может вызывать циркулирование зарядов по замкнутой электрической цепи — для этого требуется совершать ненулевую работу.

Кто же будет совершать эту ненулевую работу? Кто будет поддерживать в цепи разность потенциалов и обеспечивать стационарное электрическое поле, создающее ток в проводниках?

Ответ — источник тока, важнейший элемент электрической цепи.

Чтобы в проводнике протекал постоянный ток, концы проводника должны быть присоединены к клеммам источника тока (батарейки, аккумулятора и т. д.).

Клеммы источника — это заряженные проводники. Если цепь замкнута, то заряды с клемм перемещаются по цепи — как в рассмотренном выше примере с шарами. Но теперь разность потенциалов между клеммами не уменьшается: источник тока непрерывно восполняет заряды на клеммах, поддерживая разность потенциалов между концами цепи на неизменном уровне.

В этом и состоит предназначение источника постоянного тока. Внутри него протекают процессы неэлектрического (чаще всего — химического) происхождения, которые обеспечивают непрерывное разделение зарядов. Эти заряды поставляются на клеммы источника в необходимом количестве.

Количественную характеристику неэлектрических процессов разделения зарядов внутри источника — так называемую ЭДС — мы изучим позже, в соответствующем листке.

А сейчас вернёмся к стационарному электрическому полю. Каким же образом оно возникает в проводниках цепи при наличии источника тока?

Заряженные клеммы источника создают на концах проводника электрическое поле. Свободные заряды проводника, находящиеся вблизи клемм, приходят в движение и действуют своим электрическим полем на соседние заряды. Со скоростью, близкой к скорости света, это взаимодействие передаётся вдоль всей цепи, и в цепи устанавливается постоянный электрический ток. Стабилизируется и электрическое поле, создаваемое движущимися зарядами.

Стационарное электрическое поле — это поле свободных зарядов проводника, совершающих направленное движение.

Стационарное электрическое поле не меняется со временем потому, что при постоянном токе не меняется картина распределения зарядов в проводнике: на место заряда, покинувшего данный участок проводника, в следующий момент времени поступает точно такой же заряд. По этой причине стационарное поле во многом (но не во всём) аналогично полю электростатическому.

А именно, справедливы следующие два утверждения, которые понадобятся нам в дальнейшем (их доказательство даётся в вузовском курсе физики).

1. Как и электростатическое поле, стационарное электрическое поле потенциально. Это позволяет говорить о разности потенциалов (т. е. напряжении) на любом участке цепи (именно эту разность потенциалов мы измеряем вольтметром).
Потенциальность, напомним, означает, что работа стационарного поля по перемещению заряда не зависит от формы траектории. Именно поэтому при параллельном соединении проводников напряжение на каждом из них одинаково: оно равно разности потенциалов стационарного поля между теми двумя точками, к которым подключены проводники.
2. В отличие от электростатического поля, стационарное поле движущихся зарядов проникает внутрь проводника (дело в том, что свободные заряды, участвуя в направленном движении, не успевают должным образом перестраиваться и принимать «электростатические» конфигурации).
Линии напряжённости стационарного поля внутри проводника параллельны его поверхности, как бы ни изгибался проводник. Поэтому, как и в однородном электростатическом поле, справедлива формула , где — напряжение на концах проводника, — напряжённость стационарного поля в проводнике, — длина проводника.

Направление электрического тока — Технарь

Наблюдая за действиями тока в растворе медного купороса, мы установили, что медь осаждается лишь на одном из электродов, на том, который соединен с отрицательным полюсом источника электрического тока.

Если в таком опыте поменять местами провода, присоединенные к полюсам источника тока, то медь станет выделяться на другом электроде, который будет теперь соединен с отрицательным полюсом источника тока. Стрелка гальванометра, если включить его в эту цепь, отклонится от нулевого деления в противоположную сторону.

Этот опыт показывает, что электрический ток в проводах имеет определенное направление, от которого зависят и некоторые его действия.

Мы знаем, что электрический ток есть упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. В металлических проводниках электрический ток представляет собой упорядоченное движение электронов — частичек, обладающих отрицательным зарядом. В растворах электролитов электрический ток обусловлен движением ионов обоих знаков. Движение, каких же заряженных частиц в электрическом поле следовало бы принять за направление тока?

Так как в большинстве случаев мы имеем дело, с электрическими токами в металлах, то за направление тока в цепи разумно было бы принять направление движения электронов в электрическом поле, т. е. считать, что ток направлен от отрицательного полюса источника к положительному.

Однако вопрос о направлении тока возник в науке тогда, когда об электронах и ионах еще ничего не было известно. В то время предполагали, что во всех проводниках могут перемещаться как положительные, так и отрицательные электрические заряды. И за направление тока условно приняли то направление, по которому движутся (или могли бы двигаться) в проводнике положительные заряды, т. е. направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Так принято считать и сейчас.

Вопросы. 1. На основании, каких явлений можно заключить, что электрический, ток в цепи имеет определенное направление? 2. Движение, каких заряженных частиц принято за направление тока в проводнике? 3. От какого полюса источника тока и к какому движутся в цепи электроны?

За направление электрического тока принимают направление движения под действием электрического поля А

Вариант
1.

1. За
   направление электрического тока
   принимают
   направление движения под действием
   электрического поля…. А. электронов;
   Б. нейтронов; В. атомов воздуха; Г. +
   зарядов; Д. – зарядов.

2. Как
   и насколько % изменится сопротивление
   однородного цилиндрического проводника
   при одновременном увеличении в 2 раза
   его длины и диаметра? А увеличится на
   200%; Б. увеличится на 100%; В. увеличится
   на 50%; Г. уменьшится на 50%; Д. уменьшится
   на 200%.

3. Найдите
   сопротивление участка цепи между
   точками А и В. А. 0,5Ом; Б. 2Ом; В. 3Ом; Г. 4Ом;
   Д 6Ом.

4. Найдите
   ЭДС источника тока. А. 10В; Б. 12В; В. 14В; Г.
   16В; Д. 18В.

5. Найдите
   силу тока через резистор R2,
   если сопротивления остальных резисторов
   по 10Ом. Внутренним сопротивлением
   источника тока можно пренебречь. А. 5А;
   Б. 10А; В. 15А; Г. 20А; Д. 25А.

Вариант
2.

1. Длина
   латунного и серебряного цилиндрических
   проводников одинакова. Диаметр латунного
   в четыре раза больше серебряного. Во
   сколько раз сопротивление серебряного
   больше латунного, если удельное
   сопротивление серебра в пять раз меньше,
   чем латуни? А. 3,2; Б. 4; В. 6; Г. 7,2; Д. 8.

2. В
   проводнике сопротивлением 10Ом сила
   тока 5А. Сколько электронов пройдет
   через поперечное сечение проводника
   за 4минуты? А. 10²º; Б. 75·10²º; В. 10²²; Г.
   2,5·10²²; Д. 5·10²².

3. В
   электрической цепи, приведенной на
   рисунке, сила тока через амперметр 1
   =3А. Сопротивление резисторов R1=10Ом
   и R2=5Ом.
   Внутренним сопротивлением амперметров
   и источника тока можно пренебречь.
   Найдите силу тока I1,
   протекающего через амперметр А1. А. 1А;
   Б. 2А; В. 3А; Г. 4А; Д. 5А.

4. ПО
   условию предыдущей задачи определите
   величину ЭДС источника тока.А. 5В; Б.
   10В; В. 15В; Г. 20В; Д. 25В.

5. К
   спирали, погруженной в кипящую жидкость,
   приложено напряжение U=12В.
   При этом сила тока, протекающего через
   спираль, I=5,2А.
   Испарение жидкости происходит со
   скоростью 21мг/с. Найдите удельную
   теплоту парообразования жидкости. А.
   1МДж/кг; Б. 2 МДж/кг; В. 3МДж/кг; Г. 4 МДж/кг;
   Д. 5 МДж/кг.

Вариант
1.

1. За
   направление электрического тока
   направление движения под действием
   электрического поля…. А. электронов;
   Б. нейтронов; В. атомов воздуха; Г. +
   зарядов; Д. – зарядов.

2. Как
   и нас колько % изменится сопротивление
   однородного цилиндрического проводника
   при одновременном увеличении в 2 раза
   его длины и диаметра? А увеличится на
   200%; Б. увеличится на 100%; В. увеличится
   на 50%; Г. уменьшится на 50%; Д. уменьшится
   на 200%.

3. Найдите
   сопротивление участка цепи между
   точками А и В. А. 0,5Ом; Б. 2Ом; В. 3Ом; Г. 4Ом;
   Д 6Ом.

4. Найдите
   ЭДС источника тока. А. 10В; Б. 12В; В. 14В; Г.
   16В; Д. 18В.

5. Найдите
   силу тока через резистор R2,
   если сопротивления остальных резисторов
   по 10Ом. Внутренним сопротивлением
   источника тока можно пренебречь. А. 5А;
   Б. 10А; В. 15А; Г. 20А; Д. 25А.

Вариант
2.

1. Длина
   латунного и серебряного цилиндрических
   проводников одинакова. Диаметр латунного
   в четыре раза больше серебряного. Во
   сколько раз сопротивление серебряного
   больше латунного, если удельное
   сопротивление серебра в пять раз меньше,
   чем латуни? А. 3,2; Б. 4; В. 6; Г. 7,2; Д. 8.

2. В
   проводнике сопротивлением 10Ом сила
   тока 5А. Сколько электронов пройдет
   через поперечное сечение проводника
   за 4минуты? А. 10²º; Б. 75·10²º; В. 10²²; Г.
   2,5·10²²; Д. 5·10²².

3. В
   электрической цепи, приведенной на
   рисунке, сила тока через амперметр 1
   =3А. Сопротивление резисторов R1=10Ом
   и R2=5Ом.
   Внутренним сопротивлением амперметров
   и источника тока можно пренебречь.
   Найдите силу тока I1,
   протекающего через амперметр А1. А. 1А;
   Б. 2А; В. 3А; Г. 4А; Д. 5А.

4. ПО
   условию предыдущей задачи определите
   величину ЭДС источника тока.А. 5В; Б.
   10В; В. 15В; Г. 20В; Д. 25В.

К
спирали, погруженной в кипящую жидкость,
приложено напряжение U=12В.
При этом сила тока, протекающего через
спираль, I=5,2А.
Испарение жидкости происходит со
скоростью 21мг/с. Найдите удельную теплоту
парообразования жидкости. А. 1МДж/кг; Б.
2 МДж/кг; В. 3МДж/кг; Г. 4 МДж/кг; Д. 5 МДж/кг.

Вариант 1.

1 За
направление силы тока принимают
направление движения под действием
электрического поля…. А. электронов;
Б. нейтронов; В. атомов воздуха; Г. +
зарядов; Д. – зарядов.

2
Как изменится сопротивление однородного
цилиндрического проводника при
одновременном увеличении в 2 раза его
длины и диаметра

3
Найдите сопротивление участка цепи
между точками А и В

4
Найдите силу тока через резистор R2,
если сопротивления остальных резисторов
по 10Ом. Внутренним сопротивлением
источника тока можно пренебречь.

5
Длина
латунного и серебряного цилиндрических
проводников одинакова. Диаметр латунного
в четыре раза больше серебряного. Во
сколько раз сопротивление серебряного
больше латунного, если удельное
сопротивление серебра в пять раз меньше,
чем латуни? 5 В проводнике сопротивлением
10Ом сила тока 5А. Сколько электронов
пройдет через поперечное сечение
проводника за 4минуты?

В
электрической цепи, приведенной на
рисунке, сила тока через амперметр 1
=3А.

6
Сопротивление резисторов R1=10Ом
и R2=5Ом.
Внутренним сопротивлением амперметров
и источника тока можно пренебречь.
Найдите силу тока I1,
протекающего через амперметр А1

Вариант 1.

1 За
направление силы тока принимают
направление движения под действием
электрического поля…. А. электронов;
Б. нейтронов; В. атомов воздуха; Г. +
зарядов; Д. – зарядов.

2
Как изменится сопротивление однородного
цилиндрического проводника при
одновременном увеличении в 2 раза его
длины и диаметра

3
Найдите сопротивление участка цепи
между точками А и В

4
Найдите силу тока через резистор R2,
если сопротивления остальных резисторов
по 10Ом. Внутренним сопротивлением
источника тока можно пренебречь.

5
Длина
латунного и серебряного цилиндрических
проводников одинакова. Диаметр латунного
в четыре раза больше серебряного. Во
сколько раз сопротивление серебряного
больше латунного, если удельное
сопротивление серебра в пять раз меньше,
чем латуни? 5 В проводнике сопротивлением
10Ом сила тока 5А. Сколько электронов
пройдет через поперечное сечение
проводника за 4минуты?

В
электрической цепи, приведенной на
рисунке, сила тока через амперметр 1
=3А.

6
Сопротивление резисторов R1=10Ом
и R2=5Ом.
Внутренним сопротивлением амперметров
и источника тока можно пренебречь.
Найдите силу тока I1,
протекающего через амперметр А1

Направление электрического тока

На предыдущих уроках, мы подчёркивали, что
электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Значит, у
тока должно быть направление. Несмотря на то, что в растворах ток обусловлен
движением как положительных, так и отрицательных ионов, в большинстве случаев,
ток обусловлен движением электронов. Однако, за направление тока принято
считать направление от положительного полюса к отрицательному.

Надо сказать, что это не совсем логично, поскольку как
раз-таки отрицательные частицы двигаются к положительным в большинстве случаев.

Находясь в электрическом поле, в металлах начинают
двигаться к положительному полюсу. Однако, само явление электрического тока
было открыто раньше, чем делимость атома, поэтому об ионах и электронах, люди в
то время не знали. Считалось, что как положительные заряды могут двигаться к
отрицательному полюсу, так и отрицательные заряды могут двигаться к
положительному полюсу.

В выдвижении гипотез о природе электрического поля
принимал участие небезызвестный президент США Бенджамин Франклин, который
выдвинул унитарную теорию электричества.

Он предположил, что электричество — это некая
невесомая жидкость, способная перетекать из одного тела в другое. Электризацию
тел Франклин объяснял тем, что в этой жидкости иногда был избыток электрического
флюида, а иногда — недостаток. Так появилось понятие отрицательных и
положительных зарядов. Как мы понимаем сейчас, под этими флюидами следует
понимать электроны, о которых Франклин не знал.

Позднее, ученые Дюфе и Симмер проводя свои опыты, предположили,
что существует два вида электричества, которые при соприкосновении нейтрализуют
друг друга.

Опять же, сейчас мы понимаем, что тело просто
становилось электрически нейтральным, получив одинаковое количество
положительных и отрицательных частиц.

В итоге, французский ученый Андре Ампер, представляя
свой труд в Парижской академии наук, решил принять одно из направлений токов за
основное: «Так как мне пришлось бы постоянно
говорить о двух противоположных направлениях, по которым текут оба электричества,
то, во избежание излишних повторений, после слов «направление электрического
тока», я буду всякий раз подразумевать направление положительного
электричества».

Конечно, в наше время не существует
понятия положительного электричества, есть только положительные заряды или
полюса источника. Однако, Ампер внёс большой вклад в изучение электрических
явлений, и в его честь была названа единица силы электрического тока. Об этом
мы поговорим на следующем уроке.

Направление тока было принято и учтено во всех правилах
и законах, связанных с электрическим током. Поэтому,  условное направление тока
менять не стали, даже после открытия элементарных частиц.

Поэтому, на любых схемах следует помнить, что условно ток
исходит от положительного полюса и распространяется по всем ответвлениям цепи в
соответствии с рядом закономерностей и правил, о которых мы поговорим немного
позже.

Учебное пособие по физике: электрический ток

Если два требования электрической цепи выполнены, заряд будет проходить через внешнюю цепь. Говорят, что есть ток — поток заряда. Использование слова ток в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит в проводах — заряд движется. Однако ток — это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, , ток — это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи.Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если можно измерить количество заряда Q , проходящего через поперечное сечение провода за время t . Ток — это просто соотношение количества заряда и времени.

Текущее — это величина ставки. В физике есть несколько скоростных величин. Например, скорость — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость — это отношение изменения положения к времени.Ускорение — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение — это отношение изменения скорости к времени. А мощность — это величина скорости — скорость, с которой работа выполняется на объекте. Математически мощность — это отношение работы к времени. В каждом случае величины скорости математическое уравнение включает некоторую величину во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении для обозначения величины тока используется символ I .

Как обычно, когда количество вводится в Классе физики, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины. Стандартная метрическая единица измерения силы тока — ампер . Ампер часто сокращается до Ампер и обозначается условным обозначением A . Ток в 1 ампер означает, что 1 кулон заряда проходит через поперечное сечение провода каждую 1 секунду.

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций.Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация. Нажмите кнопку Проверить ответ , чтобы убедиться, что вы правы.

Обычное направление тока

Частицы, которые переносят заряд по проводам в цепи, являются подвижными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически, носители заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах одновременно являются как положительными, так и отрицательными зарядами, движущимися в противоположных направлениях.

Бен Франклин, проводивший обширные научные исследования статического и токового электричества, считал положительные заряды носителями заряда. Таким образом, раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено в том направлении, в котором будут двигаться положительные заряды. Это соглашение прижилось и используется до сих пор. Направление электрического тока условно является направлением движения положительного заряда. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.Электроны действительно будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что настоящими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это соглашение, которое используется во всем мире, и к которому студент-физик может легко привыкнуть.

Зависимость тока от скорости дрейфа

Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени.Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа количества. Скорость дрейфа означает среднее расстояние, пройденное носителем заряда за единицу времени. Как и скорость любого объекта, скорость дрейфа электрона, движущегося по проводу, — это отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона через проволоку можно описать как довольно хаотический зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления электрона.Однако из-за столкновений с атомами в твердой сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад. С электрическим потенциалом, установленным на двух концах цепи, электрон продолжает движение до , перемещаясь вперед на . Прогресс всегда идет к положительному полюсу. Однако общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями состоит в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи ненормально мала. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час.Это медленно!

Тогда можно спросить: как может быть ток порядка 1 или 2 ампер в цепи, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует много-много носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи. Ток — это скорость, с которой заряд пересекает точку в цепи. Сильный ток является результатом нескольких кулонов заряда, пересекающих поперечное сечение провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, тогда не обязательно должна быть высокая скорость, чтобы иметь большой ток.То есть носителям заряда не нужно преодолевать большое расстояние за секунду, их просто должно быть много, проходящих через поперечное сечение. Ток не имеет отношения к тому, как далеко за секунду перемещаются заряды, а скорее к тому, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, мы рассмотрим типичный провод, который используется в цепях домашнего освещения — медный провод 14-го калибра. В срезе этого провода длиной 0,01 см (очень тонком) их будет целых 3.51 x 10 ²⁰ атом меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов одновременно будут двигаться как носители заряда. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то на тонком 0,01-сантиметровом проводе будет целых 56 кулонов заряда. При таком большом количестве подвижного заряда в таком маленьком пространстве малая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

Чтобы проиллюстрировать это различие между скоростью заноса и течением, рассмотрим аналогию с гонками.Предположим, что была очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах на очень широкой гоночной трассе. Черепахи не очень быстро двигаются — у них очень низкая скорость дрейф . Предположим, что гонка была довольно короткой — скажем, длиной 1 метр — и что значительный процент черепах достиг финишной черты в одно и то же время — через 30 минут после начала гонки. В таком случае течение будет очень большим — миллионы черепах пересекают точку за короткий промежуток времени.В этой аналогии скорость связана с тем, насколько далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток зависит от того, сколько черепах пересекли финишную черту за определенный промежуток времени.

Природа потока заряда

Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или в фонарике загорается сразу после включения переключателя? Разве не будет заметной задержки перед тем, как носитель заряда перейдет от переключателя к нити накала лампочки? Ответ — нет! и объяснение того, почему раскрывает значительную информацию о природе потока заряда в цепи.

Как было сказано выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. Как только переключатель переводится в положение на , цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем подвижным электронам в цепи, приказывая им начать марш с маршем .По получении сигнала электроны начинают двигаться по зигзагообразной траектории в обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях схемы, заставляя носители заряда повсюду двигаться в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с низкой скоростью, сигнал, который информирует о начале движения, движется со скоростью, составляющей долю от скорости света.

Электроны, которые зажигают лампочку в фонарике, не должны сначала пройти от переключателя через 10 см провода к нити накала.Скорее, электроны, которые зажигают лампочку сразу после того, как переключатель переведен в положение на , являются электронами, которые присутствуют в самой нити накала. Когда переключатель повернут, все подвижные электроны повсюду начинают движение; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее колбы. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые ответственны за зажигание лампы. Электроны движутся вместе, как вода в трубах дома.Когда кран поворачивается с на , вода в кране выходит из крана. Не нужно долго ждать, пока вода из точки входа в ваш дом пройдет по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода во всем водном контуре одновременно приводится в движение.

Развиваемая здесь картина потока заряда представляет собой картину, на которой носители заряда подобны солдатам, идущим вместе, повсюду с одинаковой скоростью.Их движение начинается немедленно в ответ на установление электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или расходуются. Хотя энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или лучше сказать, что электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом не удаляются из схема. И нет места в цепи, где бы носители заряда начали скапливаться или накапливаться.Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток — скорость потока заряда — везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, идущих вместе, повсюду с одинаковой скоростью.

Проверьте свое понимание

1.Говорят, что ток существует всякий раз, когда _____.

а. провод заряжен

г. аккумулятор присутствует

г. электрические заряды несбалансированные

г. электрические заряды движутся по петле

2. У тока есть направление. По соглашению ток идет в направлении ___.

а. + заряды перемещаются

г.- электроны движутся

г. + движение электронов

3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света

г. быстрый; быстрее, чем самая быстрая машина, но далеко не скорость света

г. медленный; медленнее Майкла Джексона пробегает 220-метровую

г.очень медленно; медленнее улитки

4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

Выбор:

5. На схеме справа изображен токопроводящий провод. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит заряд 10 ° C.Сила тока в этом проводе ____ А.

6. Используйте диаграмму справа, чтобы заполнить следующие утверждения:

а. Ток в один ампер — это поток заряда со скоростью _______ кулонов в секунду.

г. Когда заряд 8 C проходит через любую точку цепи за 2 секунды, ток составляет ________ A.

г. Если через точку A (диаграмма справа) за 10 секунд расход заряда составляет 5 ° C, то ток равен _________ A.

г. Если ток в точке D равен 2,0 А, то _______ C заряда проходит через точку D за 10 секунд.

e. Если 12 ° C заряда пройдет мимо точки A за 3 секунды, то 8 C заряда пройдут мимо точки E за ________ секунд.

ф. Верно или неверно:

Ток в точке E значительно меньше тока в точке A, поскольку в лампочках расходуется заряд.

Условный ток относительно потока электронов

Условный ток относительно потока электронов

© 2015 Chris E. ChaulkVTR1R2R3ITIT

Нажмите кнопку вверху.

Обычный ток предполагает, что ток течет от положительной клеммы, через цепь к отрицательной клемме источника.Это соглашение было выбрано при открытии электричества. Они были не правы!

Электронный поток — это то, что происходит на самом деле, и электроны текут из отрицательной клеммы через цепь в положительную клемму источника.

Используются как обычный ток, так и поток электронов. Многие учебники доступны в обоих форматах.

Floyd, 1989, Принципы электрических цепей , 5-е издание, Версия для обычных токов.

Floyd, 1990, Принципы электрических цепей , 4-е издание, версия для электронного потока.

На самом деле, не имеет значения, в каком направлении протекает ток, пока он используется последовательно . Направление тока не влияет на его действия.

Как правило, программа Electron Flow используется в программах по физике средней школы и двухгодичных программах для технических специалистов.

Но трехлетние технологические и университетские инженерные программы используют обычный ток.Определенные символы (например, диоды и транзисторы) и правила (например, правила правой руки) были созданы с использованием обычного тока. Переход от обычного тока к электронному потоку вызовет некоторую путаницу для старых и новых студентов, и возникнут ошибки, поэтому традиционный ток был сохранен, чтобы не было путаницы с теми, кто уже обучался с обычным током. Две системы могут показаться сбивающими с толку, но пока использование единообразно, на самом деле это не так!

Вы должны понимать, какое соглашение используется, потому что правила меняются.Бывший. Правила правой руки в обычном токе становятся правилами левой руки в электронном потоке. Пример

На протяжении всего курса используется обычный ток. Поэтому всегда предполагайте, что ток течет через положительный вывод источника.

ELTK1100

Электрические цепи

Эта основная идея исследована через:

Противопоставление студенческих и научных взглядов

Ежедневный опыт студентов

Студенты имеют большой опыт использования бытовой техники, в работе которой используются электрические цепи (фонарики, мобильные телефоны, плееры iPod).Скорее всего, у них появилось ощущение, что вам нужно включить аккумулятор или выключатель питания, чтобы все «работало», и что батареи могут «разрядиться». Они склонны думать об электрических цепях как о том, что они называют «током», «энергией», «электричеством» или «напряжением», причем все эти названия они часто используют как синонимы. Это неудивительно, учитывая, что все эти ярлыки часто используются в повседневном языке с неясным значением. Какой бы ярлык ни использовали учащиеся, они, вероятно, увидят в электрических цепях «поток» и что-то «хранимое», «израсходованное» или и то, и другое.Некоторые повседневные выражения, например о «зарядке батарей», также могут быть источником концептуальной путаницы для учащихся.

В частности, студенты часто рассматривают ток как то же самое, что и напряжение, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, такую ​​как свет или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

В частности, студенты часто считают, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, например свет. или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Исследователи описали их как:

Ежедневный опыт учеников с электрическими цепями часто приводит к путанице в мышлении. Учащиеся, которые знают, что вы можете получить удар электрическим током, если дотронетесь до клемм пустой розетки домашнего освещения, если выключатель включен, поэтому иногда считают, что в розетке есть ток, независимо от того, прикасались ли они к ней или нет. (Точно так же они могут полагать, что есть ток в любых проводах, подключенных к батарее или розетке, независимо от того, замкнут ли переключатель.)

Некоторые студенты думают, что пластиковая изоляция проводов, используемых в электрических цепях, содержит и направляет электрический ток так же, как водопроводные трубы удерживают и регулируют поток воды.

Исследования: Осборн (1980), Осборн и Фрейберг (1985), Шипстоун (1985), Шипстоун и Ганстон (1985), Уайт и Ганстон (1980)

Научная точка зрения

Термин «электричество» (например, «химия») ) относится к области науки.

Модели играют важную роль, помогая нам понять то, что мы не можем видеть, и поэтому они особенно полезны при попытке разобраться в электрических цепях.Модели ценятся как за их объяснительную способность, так и за их способность к прогнозированию. Однако у моделей также есть ограничения.

Модель, используемая сегодня учеными для электрических цепей, использует идею о том, что все вещества содержат электрически заряженные частицы (см.
Макроскопические свойства в сравнении с микроскопическими). Согласно этой модели, электрические проводники, такие как металлы, содержат заряженные частицы, которые могут относительно легко перемещаться от атома к атому, тогда как в плохих проводниках, изоляторах, таких как керамика, заряженные частицы перемещать гораздо труднее.

В научной модели электрический ток — это общее движение заряженных частиц в одном направлении. Причина этого движения — источник энергии, такой как батарея, который выталкивает заряженные частицы. Заряженные частицы могут двигаться только при наличии полного проводящего пути (называемого «контуром» или «петлей») от одного вывода батареи к другому.

Простая электрическая цепь может состоять из батареи (или другого источника энергии), лампочки (или другого устройства, использующего энергию) и проводящих проводов, соединяющих две клеммы батареи с двумя концами лампочки.В научной модели такой простой схемы движущиеся заряженные частицы, которые уже присутствуют в проводах и в нити накала лампочки, являются электронами.

Электроны заряжены отрицательно. Батарея отталкивает электроны в цепи от отрицательной клеммы и тянет их к положительной клемме (см.
Электростатика — бесконтактная сила). Любой отдельный электрон перемещается только на небольшое расстояние. (Эти идеи получили дальнейшее развитие в основной идее «Разбираемся с напряжением»).Хотя фактическое направление движения электронов — от отрицательного к положительному полюсу батареи, по историческим причинам обычно описывают направление тока как от положительного к отрицательному полюсу (так называемый « обычный ток »). ‘).

Энергия батареи хранится в виде химической энергии (см. Главную идею преобразования энергии). Когда он подключен к полной цепи, электроны перемещаются, и энергия передается от батареи к компонентам цепи.Большая часть энергии передается световому шару (или другому пользователю энергии), где она преобразуется в тепло и свет или в какую-либо другую форму энергии (например, звук в iPod). В соединительных проводах очень небольшое количество преобразуется в тепло.

Напряжение батареи говорит нам, сколько энергии она передает компонентам схемы. Это также говорит нам кое-что о том, как сильно батарея толкает электроны в цепи: чем больше напряжение, тем сильнее толчок (см. Идею фокусировки
Используя энергию).

Критические идеи обучения

• Электрический ток — это общее движение заряженных частиц в одном направлении.
• Чтобы получить электрический ток, должна быть непрерывная цепь от одного вывода батареи к другому.
• Электрический ток в цепи передает энергию от батареи к компонентам цепи. В этом процессе ток не «расходуется».
• В большинстве схем движущиеся заряженные частицы представляют собой отрицательно заряженные электроны, которые всегда присутствуют в проводах и других компонентах схемы.
• Батарея выталкивает электроны по цепи.

Исследование: Loughran, Berry & Mulhall (2006)

Количественные подходы к обучению (например, с использованием закона Ома) могут препятствовать развитию концептуального понимания, и их лучше избегать на этом уровне.

Язык, на котором говорят учителя, очень важен. Использование слова «электричество» следует ограничить, поскольку его значение неоднозначно. Говоря о «текущем» токе вместо движения заряженных частиц, можно усилить неверное представление о том, что ток — это то же самое, что и электрический заряд; поскольку «заряд» — это свойство веществ, например масса, лучше называть «заряженные частицы», чем «заряды».

Идея фокуса
Введение в научный язык дает дополнительную информацию о развитии научного языка со студентами.

Использование моделей, метафор и аналогий жизненно важно для развития понимания учащимися электрических цепей, потому что для объяснения того, что мы наблюдаем в цепи (например, зажигание лампочки), необходимо использовать научные идеи о вещах, которые мы не можем видеть, например об энергии. и электроны. Поскольку все модели / метафоры / аналогии имеют свои ограничения, важно использовать их множество.Не менее важно четко понимать сходства и различия между любой используемой моделью / метафорой / аналогией и рассматриваемым явлением. Общее ограничение физических моделей (в том числе приведенных ниже) состоит в том, что они подразумевают, что любой заданный электрон перемещается по цепи.

Изучите взаимосвязь между идеями об электричестве и преимуществами и ограничениями моделей в
Карты развития концепции — Электричество и магнетизм и модели

Вот некоторые полезные модели и аналогии:

• аналог велосипедной цепи — это полезно для развития идеи потока энергии, для отличия этого потока энергии от тока и для демонстрации постоянства тока в данной цепи.Движение велосипедной цепи аналогично движению тока в замкнутой цепи. Движущаяся цепь передает энергию от педали (т. Е. «Аккумулятор») к заднему колесу (т. Е. «Компоненты схемы»), где энергия преобразуется. Эта модель имеет лишь ограниченную полезность и требует от учащегося осознать, что заднее колесо — это компонент, выполняющий преобразование энергии.

• модель мармелада — это помогает развить идею о том, что движение электронов в цепи сопровождается передачей энергии.Студенты играют роль «электронов» в цепи. Каждый из них собирает фиксированное количество мармеладов, представляющих энергию, когда они проходят через «батарею», и отдают эту «энергию», когда достигают / проходят через «лампочку». Эти студенческие «электроны» затем возвращаются в «батарею» для получения дополнительной «энергии», которая включает в себя получение большего количества мармеладов.

Еще одно описание этого вида деятельности представлено в виньетке PEEL.
Ролевая игра с мармеладом. Эта модель может быть очень мощной, но важным ограничением является представление энергии как субстанции, а не как изобретенной человеческой конструкции.

• модель веревки — эта модель помогает объяснить, почему в электрической цепи происходит нагрев. Учащиеся образуют круг и свободно держат непрерывную петлю из тонкой веревки горизонтально. Один ученик действует как «батарея» и тянет веревку так, чтобы она скользила через руки других учеников, «компоненты схемы». Студенты чувствуют, как их пальцы нагреваются по мере того, как энергия преобразуется, когда веревка тянется студенческой батареей

Для получения дополнительной информации о развитии идей об энергии см. Фокусную идею
Использование энергии.

• модель водяного контура — она ​​часто используется в учебниках, и на первый взгляд кажется моделью, которая легко понятна учащимся; однако важно, чтобы учителя знали о его ограничениях.

В этой модели насос представляет батарею, турбину — лампочку, а водопроводные трубы — соединительные провода. Важно указать учащимся, что этот водяной контур на самом деле отличается от бытового водоснабжения, потому что в противном случае они могут, опираясь на свой повседневный опыт, сделать неправильный вывод, например, что электрический ток может вытекать из проводов схемы таким же образом вода может вытечь из труб.

Исследование: Лафран, Берри и Малхолл (2006)

Преподавательская деятельность

Открытое обсуждение через обмен опытом

Упражнение POE (прогнозировать-наблюдать-объяснять) — полезный способ начать обсуждение. Дайте ученикам батарейку, лампочку фонарика (или другую лампочку с нитью накала) и соединительный провод. Попросите их угадать, как следует подключить цепь, чтобы лампочка загорелась. Примечание: НЕ предоставляйте патрон лампы. Это должно спровоцировать обсуждение необходимости создания полного контура для тока и пути тока в лампочке.Это задание можно расширить, поощряя студентов использовать другие материалы вместо проводов.

Испытайте некоторые существующие идеи

Ряд POE (Прогноз-Наблюдение-Объяснение) можно построить, изменив элементы существующей схемы и попросив учащихся сделать прогноз и их обоснование этого прогноза. Например, попросите учащихся предсказать изменения, которые могут произойти в яркости лампочки, когда она подключена к батареям с разным напряжением.

Уточнение и объединение идей для / путем общения с другими

Попросите учащихся изучить модели и аналогии для электрических цепей, представленных выше.Студенты должны оценить каждую модель на предмет ее полезности для разъяснения представлений об электрических цепях. Студентов также следует поощрять к выявлению ограничений моделей.

Сосредоточьте внимание студентов на недооцененной детали

Попросите студентов изучить работу фонаря и нарисовать рисунок, чтобы показать путь тока, когда выключатель замкнут. Студенты должны обсудить или написать о том, что, по их мнению, происходит.

Поощряйте студентов определять явления, которые не объясняются (представленной в настоящее время) научной моделью или идеей.

Попросите студентов перечислить особенности электрической цепи, которые объясняются конкретной моделью / метафорой / аналогией, и особенности, которые не объясняются.

Содействовать размышлению и разъяснению существующих идей

Попросите учащихся нарисовать концептуальную карту, используя такие термины, как «батарея», «электроны», «энергия», «соединительные провода», «лампочка», «электрический ток».

Электронов в движении — Science World

Для создания полной цепи c вам понадобятся три вещи:

• a провод (например, провод)
• a источник питания (например, настенная розетка или аккумулятор)
• a резистор (e.грамм. лампочку или мотор).

Провод проходит по круговой траектории от источника питания через резистор и обратно к источнику питания. Источник питания перемещает существующие электроны в проводнике по цепи. Это называется током. Электроны движутся по проводу от отрицательного конца к положительному. Резистор использует энергию электронов вокруг провода и замедляет поток электронов.

Аккумулятор — это один из способов выработки электрического тока.Внутри батареи происходят химические реакции. Одна реакция (на отрицательном конце батареи) создает свободные электроны; другой (на положительном конце) их использует. Чтобы перезарядить батарею, химические реакции должны быть обращены вспять, чтобы электроны переместились в противоположном направлении.

В этой деятельности:

• студентов — это электроны
• энергия, обеспечиваемая батареей, представлена ​​умными.
• ток — это количество заряда (электронов), движущихся в цепи за единицу времени, измеряемое в амперах.

Чтобы увеличить электрический ток, мы должны ускорить движение электронов; мы делаем это в модели, добавляя дополнительную энергию в виде дополнительных умений.

Студенты будут чувствовать себя теплее, когда они ускорятся, что имитирует то, что происходит вдоль провода в реальной цепи. Эту физическую реакцию можно использовать для создания защитного устройства в цепи: если произойдет внезапный скачок заряда и провод нагреется до определенной температуры, он может расплавиться, остановив ток.В основном так работает предохранитель.

В предохранителе

А используется металлический провод, плавящийся при определенной температуре, соответствующей предварительно определенному пределу для цепи.

Определение направления от Merriam-Webster

ди · рек · ция

| \ də-ˈrek-shən

, dī- \

1

: руководство или надзор за действиями или поведением : управление

работает под руководством врача

2
архаичный

: адрес, указанный на внешней стороне письма или посылки, подлежащей доставке : надпись

3а

: явная инструкция : порядок

внимательно прочтите инструкции, следуйте инструкциям

б

: помощь в указании правильного маршрута

— обычно используется во множественном числе, спрашивает, как добраться до пляжа.

4

: линия или курс, по которому что-то движется или должно двигаться, или по которому что-то указывает или обращено

пришел с противоположной стороны, идя в том же направлении

6а

: канал или прямой ход мысли или действия

решить, в каком направлении двигаться как писатель

c

: руководящая, регулирующая или мотивирующая цель

Его жизнь не имела направления.

7а

: искусство и техника руководства постановкой шоу или выступления : искусство и техника руководства оркестром, группой или шоу (как на сцене, так и на экране)

Электрический ток

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Доказано, что электроны (отрицательные заряды) движутся по проводнику в
реакция на электрическое поле.ПОТОК ЭЛЕКТРОННОГО ТОКА будет использоваться на протяжении всего этого
объяснение. Электронный ток определяется как направленный поток электронов. Направление
движения электронов из области отрицательного потенциала в область положительного
потенциал. Следовательно, можно сказать, что электрический ток течет от отрицательного к положительному. В
направление тока в материале определяется полярностью применяемого
Напряжение. ПРИМЕЧАНИЕ: В некоторых электрических / электронных сообществах направление тока
признается от положительного к отрицательному.

Q45. Согласно теории электронов, электрический ток течет от какого потенциала к какому.
потенциал? Проверьте себя

Случайный дрейф

Все материалы состоят из атомов, каждый из которых способен
ионизируется.Если к материалу приложена какая-то форма энергии, например, тепло, некоторые
электроны приобретают достаточно энергии, чтобы перейти на более высокий энергетический уровень. В результате некоторые
электроны освобождаются от своих родительских атомов, которые затем становятся ионами. Другие формы
энергия, особенно свет или электрическое поле, вызовет ионизацию.

Количество свободных электронов в результате ионизации зависит от
от количества энергии, приложенной к материалу, а также от атомной структуры
материал.При комнатной температуре некоторые материалы, классифицируемые как проводники, имеют большое количество
свободных электронов. При аналогичных условиях материалы, классифицируемые как изоляторы, имеют
относительно мало свободных электронов.
При изучении электрического тока наибольшее внимание уделяют проводникам. Проводники состоят из
атомы, которые содержат слабосвязанные электроны на своих внешних орбитах. Из-за эффектов
увеличивая энергию, эти внешние электроны часто отрываются от своих атомов и
свободно перемещаются по материалу.Свободные электроны, также называемые подвижными электронами,
выбирайте непредсказуемый путь и беспорядочно перемещайтесь по материалу.
Следовательно, такое движение называется СЛУЧАЙНЫМ ДРЕЙФОМ.

Важно подчеркнуть, что случайный дрейф электронов
встречается во всех материалах. Степень случайного дрейфа в проводнике больше, чем в проводнике.
изолятор.

Направленный дрейф

С каждым заряженным телом связано электростатическое поле.Тела с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, а тела с разными зарядами притягиваются.
друг с другом. Электростатическое поле будет воздействовать на электрон точно так же.
как любое отрицательно заряженное тело. Он отталкивается отрицательным зарядом и притягивается
положительным зарядом. Если проводник имеет разность потенциалов, приложенных к нему, как
Как показано на рисунке 1-25, случайному дрейфу задается направление. Это приводит к тому, что мобильный
электроны должны отталкиваться от отрицательного вывода и притягиваться к положительному
Терминал.Это представляет собой общую миграцию электронов с одного конца проводника.
к другому. Направленная миграция подвижных электронов из-за разности потенциалов
называется НАПРАВЛЕННЫЙ ДРЕЙФ.

Рисунок 1-25. — Направленный дрифт.

Направленное движение электронов происходит при относительно низком
СКОРОСТЬ (скорость движения в определенном направлении). Эффект этого направленного движения,
однако это ощущается почти мгновенно, как показано на рисунке 1-26.Как
разность потенциалов проходит через проводник, положительный вывод
батарея притягивает электроны из точки А. В точке А теперь не хватает электронов. Как
В результате электроны притягиваются из точки B в точку A. Точка B теперь развила
дефицит электронов, поэтому он будет притягивать электроны. Такой же эффект возникает
по проводнику и повторяется от точек D до C.
положительный полюс батареи притягивал электроны из точки А, отрицательный полюс отталкивался
электроны к точке D.Эти электроны притягиваются к точке D, когда она отказывается
электронов в точку C. Этот процесс продолжается до тех пор, пока разность потенциалов
существует поперек проводника. Хотя отдельный электрон довольно медленно движется через
проводника эффект направленного дрейфа возникает практически мгновенно. Как электрон
перемещается в проводник в точке D, электрон покидает точку A. Это действие требует
место примерно со скоростью света (186 000 миль в секунду).

Рисунок 1-26. — Эффект направленного сноса.

Q46. С какой скоростью имеют место эффекты направленного дрейфа? Проверьте себя

Величина текущего потока

Электрический ток определяется как направленное движение
электроны.Таким образом, направленный дрейф является актуальным, и можно использовать следующие термины.
взаимозаменяемо. Выражение «направленный дрейф» особенно полезно для различения
между случайным и направленным движением электронов. Однако ТЕКУЩИЙ ПОТОК — это
терминология, наиболее часто используемая для обозначения направленного движения электронов.

Величина протекания тока напрямую зависит от количества
энергия, которая проходит через проводник в результате действия дрейфа.Увеличение
количество энергоносителей (подвижных электронов) или увеличение энергии
существующие подвижные электроны обеспечат увеличение тока. Когда электрический
Потенциал приложен к проводнику, происходит увеличение скорости
подвижные электроны, вызывающие увеличение энергии носителей. Также есть
генерация увеличенного количества электронов, обеспечивающих дополнительные носители энергии. В
дополнительное количество свободных электронов относительно невелико, следовательно, величина тока
поток в первую очередь зависит от скорости существующих подвижных электронов.

На величину протекания тока влияет разница
потенциал следующим образом. Первоначально подвижным электронам придается дополнительная энергия
из-за отталкивающего и притягивающего электростатического поля. Если разность потенциалов
увеличивается, электрическое поле будет сильнее, количество энергии, переданной
подвижный электрон будет больше, а ток увеличится. Если потенциал
разница уменьшается, напряженность поля уменьшается, энергия, подводимая к
электрон уменьшается, и ток уменьшается.

Q47. Какова связь между током и напряжением в цепи? Проверьте себя

Солнце, Земля и стороны света

1. Подготовить материалы для занятия.

Вырежьте 10 больших желтых бумажных солнц из плотной бумаги. На белой плотной бумаге большими буквами напишите север, юг, восток и запад.Напишите слова «восток» и «запад» на восточной и западной стенах класса. Вы можете загрузить приложение компаса на смартфон или планшет, чтобы убедиться, что они правильно размещены.

2. Найдите восток и запад, наблюдая за солнцем утром и днем.

Скажите студентам, что они будут наблюдать, где находится солнце каждое утро и день в течение пяти дней. Утром и в конце учебного дня выведите учеников на улицу и попросите их понаблюдать за тем, где находится солнце на небе.Утром, находясь на улице, когда студенты определяют местонахождение солнца, скажите им, что мы называем это направление востоком. Зайдите в класс и попросите ученика написать дату и время дня на солнечном вырезе и поставить его рядом со словом «восток».

Не говори, что солнце движется. Студентам, вероятно, покажется, что движется Солнце, а не Земля, но ученикам еще не по возрасту пытаться представить себе движение Земли вокруг своей оси или вокруг Солнца.Цель состоит в том, чтобы студенты понимали, что восток — это определенное направление, а солнце всегда встает утром на востоке.

Снова понаблюдайте за солнцем в конце учебного дня и спросите учащихся, находится ли оно в том же месте, что и ранее утром. Определите это направление как запад и попросите учащегося поставить дату и время дня на вырезе от солнца и поместить его рядом со знаком «запад».

3. Ищите узор на расположении солнца утром и днем.

Отслеживайте таким образом положение солнца в течение пяти дней, а затем спросите учащихся, заметили ли они закономерность. Вместе напишите предложение, в котором объясняется, что они наблюдали и что они ожидают увидеть в будущем.

4. Посмотрите на север и юг и пометьте стены классной комнаты.

Затем ознакомьте учащихся с изучением севера и юга в физическом мире с помощью одной или нескольких из этих идей. Добавьте надписи на север и юг на стены классной комнаты:

• Используйте компас или приложение компаса на смартфоне или планшете, чтобы показать север и юг и усилить восток и запад.Попросите учащихся совместить буквы E и W на компасе так, чтобы восток и запад были нанесены на стене. Попросите их указать на север и объясните, что это северное направление.
• В областях, где есть снег, учите север и юг, наблюдая, где снег тает быстрее: южная сторона зданий (в северном полушарии).
• Север и юг также можно наблюдать по ветрам. Следите за погодой с помощью предоставленного веб-сайта Weather Channel и ищите возможности вывести студентов на улицу, когда дует северный или южный ветер.

5. Практикуйтесь, используя стороны света.

Практикуйте указания в комнате, попросив студентов сначала повернуться лицом на север, затем повернуться под прямым углом и указать, несколько раз назвав направления «север, юг, восток и запад». Вы можете помочь им запомнить N, S, E и W, используя такую ​​фразу, как «Никогда не ешьте кислый арбуз», или попросите их придумать фразу, которая им нравится.

Попросите учащихся использовать стороны света, чтобы также поговорить о движении.Играйте в Simon Says, и пусть они идут в разных направлениях.

В качестве заключительной практической игры отправьте добровольца в холл и спрячьте предмет, чтобы класс увидел тайник. Попросите добровольца вернуться в комнату и попросите учеников по очереди направить добровольца к спрятанному предмету, используя такие фразы, как «пройдите 5 шагов на север», «пройдите три шага на юг» и т.

6. Попросите учащихся применить свои знания к карте.

Обсудите со студентами, почему мы используем специальные слова для обозначения направлений.Спросите студентов, что они помогают нам объяснять друг другу, где находятся вещи. Слова направления также помогают нам читать карты.

Раздайте каждому ученику раздаточный материал «Карта фермы Джо». Попросите их сориентировать свои карты, положив их на стол так, чтобы север, юг, восток и запад на карте совпадали с направлениями, обозначенными на стене.

Обсудите вместе, где что находится на карте фермы. Спросите: Является ли загон для свиней ближе всего к северу, югу, востоку на карте? (восток) Ускользнула одна свинья.На какой стороне фермы эта свинья? (запад) Попросите учащихся написать 3–4 предложения, описывающих направления, по которым животные и люди могут перемещаться по ферме. При необходимости предоставьте такие примеры, как:

Корова идет _____, чтобы добраться до коровника. (запад)

Дети идут _____ к цыплятам. (юг)

Свинья идет _____ к загону для свиней. (восток)

В саду _____ свиней. (север)

_____ живет на северной стороне фермы. (корова)

Попросите учащихся продолжать практиковать направления на север, юг, восток и запад, попросив их сдать свои работы на север, юг, восток или запад.Вы также можете выстроить их в линию на северной стороне комнаты, западной стороне комнаты и так далее.

.