Сила тока. Напряжение - Электрические явления

Физический словарик

Потенциал (от лат. potentia - мощь, сила) - величина, характеризующая силовое поле в данной точке.

Историческая справка

Незамысловатые опыты X. К. Эрстеда, обнаружившие влияние электрического тока на магнитную стрелку, произвели на ученых всего мира неизгладимое впечатление. Это объяснялось теми возможностями, которые открывались перед физикой на пути объединения учений об электричестве и магнетизме. Первая попытка построения единой теории электрических и магнитных явлений была предпринята А.-М. Ампером, который дал имя новой области физической науки - электродинамике.

Андре-Мари Ампер родился 22 января 1775 г. в Лионе в семье коммерсанта. В 14 лет он уже проштудировал все 20 томов «Энциклопедии» Дидро и Даламбера. В 1793 г. в жизни Ампера произошло трагическое событие - по обвинению в контрреволюционной деятельности был казнен его отец, а имущество семьи конфисковано. Юноше пришлось давать частные уроки, чтобы обеспечить средства к существованию.

Научные интересы Ампера отличались большим разнообразием. Основными его достижениями являются работы по электродинамике. Ампер ввел современное правило направления тока, а также современную терминологию, связанную с током (электродвижущая сила, напряжение, гальванометр и др.).

Теория Ампера была создана по образу и духу «Начал» Ньютона, что позволило Дж. Максвеллу назвать французского ученого «Ньютоном электричества».

Интересные факты

1. Одиночная клетка обладает потенциалом покоя 60 мВ, а при возбуждении имеет амплитуду всего порядка 120 мВ. Между тем электрический угорь умеет создавать напряжение 800-900 В, а нильские щука и сом - 200-350 В, что обеспечивается последовательным соединением многих клеток.

2. С 1971 г. в некоторых клиниках стали успешно применять электрическое поле для лечения костных переломов у людей. Так как этот метод связан с вживлением под кожу специальных электродов, его применяют, только когда обычное лечение (с фиксацией) не дает положительного эффекта в течение нескольких лет. Результаты электролечения превзошли все ожидания. У 84 % больных пропускание постоянного тока (10-20 мкА) через 3 месяца приводило к интенсивному срастанию кости в месте перелома.

3. У мраморного ската, достигающего 1,5 метра длины, «аккумуляторные батареи» способны выдавать электрический разряд напряжением 70-80 В с частотой 250-300 раз в секунду. Состоят батареи из ряда вертикальных мышечных призм, разделенных перегородками из соединительной ткани, и подходящих к ним головных нервов. С каждого бока «крепится» по батарее. А электрический заряд у угря способен зажечь более 200 неоновых ламп.

Характер воздействия тока на человека

Сила тока, мА	Воздействие тока
	переменного, частотой 50 Гц	постоянного
≤ 0,5 0,6-1,5 2-3 5-10 12-15 20-25 50-80 90-100	Не ощущается. Легкое дрожание пальцев. Сильное дрожание пальцев. Судороги в руках. Руки трудно оторвать от электродов. Сильная боль. Мгновенная судорога мышц. Затрудняется дыхание. Паралич дыхания - мнимая смерть. Паралич дыхания. При действии более 3 с - паралич сердца.	Не ощущается. То же. Зуд, ощущение нагрева. Усиление нагрева. То же. Сокращение мышц рук. Судорога в руках, затруднение дыхания. Паралич дыхания.

Схема для запоминания формул расчета силы тока и напряжения

Задача на перевод единиц измерения в СИ

200 мА = 0,2 А

4 кВ = 4 000 В

345 мкКл = 0,000345 Кл

0,02 мА = 0,00002 А

2,7 кВ = 2 700 В

345 мКл = 0,345 Кл

10 мин = 600 с

3,4 МДж = 3 400 000 Дж

0,3 ч = 1 080 с

Задачи для любителей литературы

1. «На Большой Пушкинской Ипполита Матвеевича удивили никогда не виданные им в Старгороде рельсы и трамвайные столбы с проводами. Ипполит Матвеевич не читал газет и не знал, что к Первому мая в Старгороде собираются открыть две трамвайные линии» (И. Ильф и Е. Петров. Двенадцать стульев).

Какую работу совершают двигатели трамвая за 10 мин, если сила тока двигателя 70 А, а напряжение в контактной сети 600 В? (25,2 МДж.)

По загадкам

2. Летит птица орел,

Несет в зубах огонь,

Огневые стрелы пускает,

Никто ее не поймает. (Молния.)

Известно, что средняя длительность разряда молнии 0,2 мс. Типичная сила тока 20 кА. Определите заряд, протекающий при разряде. (4 Кл.)

3. Мимо рощи, мимо яра

Мчит без дыма и без пара,

Лишь колесный перестук

Слышен далеко вокруг. (Электропоезд.)

Какой заряд проходит в цепи за полчаса работы электровоза, если напряжение контактной сети 3 кВ, а мощность двигателя 4,2 МВт? (2 520 кКл.)

Задача для любителей географии

Грозы возникают, когда теплый и влажный воздух очень быстро поднимается вверх и формирует огромные кучево-дождевые облака. Внутри этих облаков кристаллики и капельки воды находятся в вихревом движении. Взаимодействуя, они получают слабый электрический заряд. Постепенно эти заряды увеличиваются, пока не произойдет гигантский искровой разряд между соседними облаками или между облаком и землей, и обратно. Этот яркий разряд называется молнией.

Длительность отдельных импульсов разрядов молнии 50-100 мкс. Количество электричества, протекающего по каналу молнии (типичное значение), около 20 Кл. Какова при этом сила тока? (200-400 кА)

Кроссворд

1. Ядра атомов содержат протоны и... 2. Составные части молекулы. 3. Вещества, которые проводят электрический ток. 4. Частица, имеющая положительный заряд. 5. Величина, которая измеряется в кулонах. 6. Одно из состояний вещества. 7. Возникновение зарядов на поверхности веществ. 8. Величина, которую измеряют в кило- и мегаджоулях. 9. Изолятор или... 10. В переводе с греческого - янтарь.

Ответы: 1 - нейтроны, 2 - атомы, 3 - проводники, 4 - протон, 5 - заряд, б - жидкость, 7 - электризация, 8 — энергия, 9 - диэлектрик, 10- электрон.

Ключевое слово: напряжение.