В стене проложен прямой электрический провод как найти место нахождения провода и направление тока: В стене проложен (замурован) прямой электрический провод. Как найти место нахождения провода и направление тока в нём, не вскрывая стену?

Тесты по теме «Магнитное поле»

Использование тестов на уроках дает
возможность осуществлять реальную
индивидуализацию и дифференциацию обучения;
вносить своевременную коррекционную работу в
процесс преподавания; достоверно оценивать и
управлять качеством обучения. Предлагаемые
тесты по теме “Магнитное поле” содержат по 10
заданий.

Тест №1

1. Магнит создает вокруг себя магнитное поле.
Где будет проявляться действие этого поля
наиболее сильно?

А. Около полюсов магнита.

Б. В центре магнита.

В.Действие магнитного поля проявляется
равномерно в каждой точке магнита.

Верный ответ: А.

2. Можно ли пользоваться компасом на Луне для
ориентирования на местности?

А. Нельзя.

Б. Можно.

В. Можно, но только на равнинах.

Верный ответ: А.

3. При каком условии магнитное поле появляется
вокруг проводника?

А. Когда в проводнике возникает электрический
ток.

Б. Когда проводник складывают вдвое.

В. Когда проводник нагревают.

Верный ответ: А.

4. На рисунке показано расположение магнитной
стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной
индукции?

А. Вверх.

Б. Вниз.

В. Направо.

Г. Налево.

Верный ответ: В.

5. Укажите фундаментальное свойство магнитного
поля?

А. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на положительных зарядах и
оканчиваются на отрицательных.

Б. Магнитное поле не имеет источников. Магнитных
зарядов в природе нет.

В. Его силовые линии всегда имеют источники: они
начинаются на отрицательных зарядах и
оканчиваются на положительных.

Верный ответ: Б.

6.Выберите рисунок, где изображено магнитное
поле.

Рис. 1

Рис. 2

Верный ответ: рис.2

7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление вектора магнитной индукции.

 А. Вниз.

Б. Вверх.

В. Направо.

Верный ответ: Б.

8. Как ведут себя катушки с сердечниками,
изображенные на рисунке.

А. Не взаимодействуют.

Б. Поворачиваются.

В. Отталкиваются.

Верный ответ: А.

9. Из катушки с током убрали железный сердечник.
Как изменится картина магнитной индукции?

А. Густота магнитных линий многократно
возрастет.

Б. Густота магнитных линий многократно
уменьшится.

В. Картина магнитных линий не изменится.

Верный ответ: Б.

10. Каким способом можно изменить полюса
магнитного катушки с током?

А. Ввести в катушку сердечник.

Б. Изменить направление тока в катушке.

В. Отключить источник тока.

Г. Увеличить силу тока.

Верный ответ: Б.

Тест №2

1. В Исландии и Франции морской компас начали
использовать в 12-13 веках. Магнитный брусок
закрепляли в центре деревянного креста, затем
эту конструкцию помещали в воду, и крест,
повернувшись, устанавливался в направлении
север-юг. Каким полюсом магнитный брусок
повернётся к северному магнитному полюсу Земли?

А. Северным.

Б. Южным.

Верный ответ: Б.

2. Какое вещество совсем не притягивается
магнитом?

А. Железо.

Б. Никель.

В. Стекло.

Верный ответ: В.

3. Внутри стенового покрытия проложен
изолированный провод. Как обнаружить
местонахождения провода не нарушая стенового
покрытия?

А. Поднести к стене магнитную стрелку.
Проводник с током и стрелка будут
взаимодействовать.

Б. Осветить стены. Усиление света укажет на
нахождение провода.

В. Местонахождение провода нельзя определить, не
ломая стенового покрытия.

Верный ответ: А.

4. На рисунке показано расположение магнитной
стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной
индукции?

А. Вниз.

Б. Вверх.

В. Направо.

Г. Налево.

Верный ответ: А.

5. В чем состоит особенность линий магнитной
индукции?

А. Линии магнитной индукции начинаются на
положительных зарядах, оканчиваются на
отрицательных.

Б. Линии не имеют ни начала, ни конца. Они всегда
замкнуты.

Верный ответ: Б.

6. Проводник с током расположен перпендикулярно
плоскости. На каком рисунке линии магнитной
индукции изображены правильно.

Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4

Верный ответ: рис. 4.

7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите
направление тока, если вектор магнитной индукции
направлен вверх.

А. Против часовой стрелки.

Б. По часовой стрелке.

Верный ответ: А.

8. Определите характер взаимодействия катушек,
изображенных на рисунке.

А. Притягиваются.

Б. Отталкиваются.

В. Не взаимодействуют.

Верный ответ: Б.

9. Рамка с током в магнитном поле
поворачивается. В каком приборе используется это
явление?

А. Лазерный диск.

Б. Амперметр.

В. Электромагнит.

Верный ответ: Б.

10. Почему рамка с током, помещенная между
полюсами постоянного магнита вращается?

А. Из-за взаимодействия магнитных полей рамки и
магнита.

Б. Из-за действия электрического поля рамки на
магнит.

В. Из-за действия магнитного поля магнита на
заряд в витке.

Верный ответ: А.

Литература: Физика. 8 кл.: учебник для
общеобразовательных документов/ А.В. Перышкин. -
Дрофа, 2006.

Что такое молниезащита и зачем она нужна!?

Что такое молниезащита и зачем она нужна!?

Управление по Приморскому району ГУ МЧС России по г. Санкт-Петербургу сообщает, что в связи с неблагоприятными погодными условиями и прохождением грозовых атмосферных фронтов в текущем летнем пожароопасный периоде отмечены случаи возникновения пожаров от удара молнии.

Удар молнии — это явление природы. И всем понятно, что носит оно случайный характер: может ударит, а может и нет! Однако, если все-таки ударит, последствия этого могут быть очень печальными.

Пример первый: 15.07.2020 в селе Шебеньгский Погост Вологодской области в результате удара молнии произошел пожар в средней общеобразовательной школе.

Но перед тем как продолжить, надо сказать буквально несколько слов о физической сущности молнии. При «старте» молнии от грозового облака направление ее развития определяет так называемый лидер. Предсказать траекторию его движения практически невозможно, иногда лишь можно с определенной степенью вероятности угадать конечную точку, куда он стремится. Лидер молнии можно образно сравнить с иголкой, за которой тянется нитка. Ниткой же в нашем случае является так называемый канал молнии. По своей сути канал молнии — это нагретый до нескольких тысяч градусов, сильно ионизированный воздух, образующий идеальную токопроводящую среду между заряженным до очень больших разностей потенциалов облаком и поверхностью земли. В канале молнии начинают протекать импульсные токи огромных величин (до сотен килоампер), основная задача которых выровнять существующую между облаком и землей разницу потенциалов.

Теперь представим себе, что на пути молнии возникло препятствие в виде школы, да и любого другого объекта (трубы котельной, заводского корпуса, антенной мачты объекта связи, просто высокого дерева и тд.). Преодолев расстояние в несколько сотен метров, что будет стоить для молнии прожечь дыру в металлочерепице крыши, заодно поджарив стропила, пробить изоляцию проложенного на чердаке кабеля, устроив короткое замыкание в электропроводке, перекинуться дугой или фонтаном искр между крышей и водосточными трубами, а потом уйти в землю, по пути подпалив не успевший намокнуть тополиный пух?! Страшную сказку можно рассказывать долго. Но страшным как раз является то, что сказка иногда становится реальностью. Нечто подобное и произошло со школой. Устройство молниезащиты, установленное на объекте, свою функцию не выполнило, в результате здание образовательной организации полностью уничтожено огнем.

А теперь другой случай! И пусть хоть кто-то скажет, что он от него застрахован, если только он уже не научен своим или чужим горьким опытом, и не предусмотрел все необходимые технические решения, позволяющие свести к минимуму неприятные последствия удара молнии. Итак, идет строительство элитного жилого дома с большой благоустроенной территорией, фонтанами, беседками, теннисным кортом… Понятно, что стоимость такого объекта очень и очень велика. Под стать внешнему виду и планируемые внутренние инженерные сети (электрика, кондиционирование, системы интеллектуального дома, системы охраны и видеонаблюдения и т.д.)

Во время грозы молния ударила в корабельную сосну, рядом с которой в земле был проложен электрический кабель освещения прогулочной дорожки. Токи молнии, повредив изоляцию кабеля, по его металлическим жилам проникли в главный распределительный щит, находящийся в отдельно стоящем хозяйственном здании. Спалив по дороге несколько автоматических выключателей, они растеклись по всем электрическим цепям, подключенным к этому щиту, в том числе проникли и в помещение автоматизированной газовой котельной, которая уже была смонтирована и эксплуатировалась. В результате попадания всего лишь небольшой части от общего тока молнии в контроллер (электронное устройство управления) котельной, он тут же был выведен из строя. В результате, материальный ущерб составил кругленькую сумму. Хорошо, что обошлось без пожара, взрыва газа и человеческих жертв. Надо сразу сказать, что потери могли бы быть много выше, если бы на данном объекте были введены в эксплуатацию все перечисленные выше системы. Спасло то, что жилой дом находился еще на стадии отделки и предусмотренные проектом электронные системы еще не были смонтированы или подключены к сети электрического питания.

Вот теперь и подошло время ответа на первую часть заданного в начале статьи вопроса:

Что же такое молниезащита?

Под молниезащитой понимается целый комплекс технических решений и специальных приспособлений. В первую очередь, на доме должна быть установлена система внешней молниезащиты (см. фотографии ниже). Основным ее элементом является один или несколько молниеприемников. Эти устройства могут иметь различный внешний вид, но все они должны выполнить очень важную задачу — не пропустить молнию к поверхности крыши и ее элементам, а также к фасадам здания и прилегающей к нему территории. От молниеприемников по стенам здания опускаются несколько металлических проводников, называемых токоотводами. Их задача отвести токи пойманной молнии на специальные заземляющие устройства, находящиеся под поверхностью земли в стороне от входов в дом и прогулочных дорожек. Зоны защиты молниеприемников, места нахождения заземляющих устройств и пути прокладки токоотводов определяются (на основании расчетов) проектировщиком систем электроснабжения объекта. И очень важно, чтобы это делалось на этапе архитектурного проектирования здания при обязательном взаимодействии с архитектором. Тогда можно будет избежать многих технологических сложностей, которые обязательно возникнут (уже есть печальный опыт) при монтаже системы внешней молниезащиты на уже готовом, сияющем свежими отделочными материалами здании! Тогда удастся максимально замаскировать все элементы этой очень важной для дома системы, чтобы они органично вписались в его внешний вид и архитектуру!!!

На приведенных фотографиях показан дом, система молниезащиты которого выполнена в виде так называемой молниеприемной сетки. Так как здание имеет несколько усложненную архитектуру, помимо сетки на выступающих элементах конструкции крыши устанавливаются дополнительные штыревые вертикальные молниеприемники, которые должны обеспечить увеличение зоны защиты от прямого удара молнии. Существует несколько методов расчета подобной системы молниезащиты. Для того чтобы правильно разместить и смонтировать все ее элементы необходимо обращаться к специалистам в этой области, так как в ином случае эффективность ее окажется неприемлемо низкой, и никак не будет соответствовать произведенным материальным затратам.

На следующей фотографии показан случай установки принципиально другой системы молниезащиты.

Её основным элементом является так называемый активный молниеприемник. Принцип действия такой системы молниезащиты заключается в том, что вокруг активного молниеприемника во время грозы создается область ионизации и в тот момент времени, когда напряженность электрического поля между грозовым облаком и поверхностью земли достигнет критического значения (т.е. разряд молнии становится неизбежным) от молниеприемника происходит старт встречного лидера (искрового разряда) в сторону уже развивающейся от облака молнии. В том случае если молния будет продолжать свой путь к защищаемому объекту, то она обязательно будет «притянута» к молниеприемнику (в пределах его расчетной зоны защиты). Если же она уйдет в сторону от зоны защиты, активный молниеприемник не окажет на нее никакого воздействия. Достоинством такой системы молниезащиты является относительная простота ее монтажа и минимальное влияние на внешний вид дома. Недостатком является отсутствие какой-либо отечественной нормативной базы на ее применение. Тем не менее, различные конструкции такого типа широко применяются в США, Франции, странах Балтии, Польше и многих других государствах. Основным стандартом на применение активных систем молниезащиты является французский стандарт NFC 17-102.

И в завершении, обязательно надо отметить одну очень важную вещь. Первоначально принцип работы систем активной молниезащиты основывался на применении радиоактивных изотопов, что, конечно же, не прибавляло им популярности! В настоящее время подобные технические решения не применяются, но все же при выборе этого весьма дорогого технического приспособления, поинтересуйтесь у продавца, как же оно устроено и каков его принцип работы, если ничего вразумительного в ответ вы не услышите, поостерегитесь покупать его без оглядки. Береженного бог бережет!!!

Так зачем же все-таки нужна молниезащита?

Вы уже догадались! Конечно же, в первую очередь, чтобы защитить дом от пожара в случае удара молнии! Приняв на себя удар молнии система, состоящая из надежно соединенных между собой проводников, определит для токов молнии самый прямой, самый легкий путь к той точке к которой она так стремилась — к земле! При этом не будет искр, потому что нет зазоров, через которые надо перескакивать в виде искры. Сечения элементов внешней молниезащиты таковы, что сильного нагрева при протекании по ним очень больших токов молнии не произойдет. Да и прокладываются они по международным, а теперь и Российским нормативным документам («Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», СО-153-34.21.122-2003), на некотором расстоянии от поверхности стен и крыши, если они выполнены из горючего материала.

С первым примером теперь все стало понятно. А как быть во втором случае, когда молния ударила в дерево, а ведь в условиях пригородной местности это может быть сплошь и рядом! А еще более серьезные повреждения могут возникнуть, если молния попадет прямо в провода воздушной линии электропередач, а это основной способ подвода электроэнергии в сельской местности. В этом случае основная часть ее токов потечёт через вводное устройство вашего дома и далее, используя все возможные пути, на землю. Кто знает, что это будут за пути, и какое дорогостоящее оборудование может попасться этим токам по дороге. Для того, чтобы сберечь современную сложную и умную электронную технику, необходимо поставить на пути токов молнии надежное препятствие в виде устройств защиты от импульсных перенапряжений. Вместе с системой уравнивания потенциалов, которую обязательно должен предусмотреть проектировщик, они и создадут внутреннюю систему молниезащиты вашего дома. Представьте себе такую картину: на проводе воздушной линии электропередачи сидит ворона. И пусть по проводам текут большие токи, пусть там присутствуют высокие напряжения, они не причиняют птице никакого вреда, потому что они не текут через нее. Но это все до той поры, пока она не зацепится, неосторожно взмахнув крылом, за соседний провод. Дальше продолжать не будем… То же самое происходит и внутри вашего дома. Грамотно выполненная система заземления и уравнивания потенциалов, позволит избежать поражения током людей внутри или вблизи дома, в том числе и во время грозы. Потому что не будет внутри дома точек с разными потенциалами, некуда будет течь токам. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (разрядники, варисторы, комбинированные устройства) обеспечивают кратковременное присоединение к системе уравнивания потенциалов тех проводов (электрических, телефонных, телевизионных и других кабелей), которые в нормальном своем состоянии никогда не связаны с заземлением. Все токи, которые должны были течь через вашу бытовую технику, будут протекать через предназначенные для этого устройства, что позволит защитить ее от электрических пробоев. А потом все само вернется в первоначальное состояние. Вы, скорее всего, даже ничего и не заметите!!!

ОНДПР, ВДПО, ПСО Приморского района

Переменный ток в электронике: горячие, нейтральные и заземляющие провода

Electronics All-in-One For Dummies

Explore Book Купить на Amazon

Прежде чем приступить к работе с линейным напряжением в ваших электронных схемах, вам необходимо понять несколько деталей о том, как подключено большинство жилых и коммерческих зданий. Следующее описание относится только к США; если вы находитесь в другой стране, вам необходимо определить стандарты электропроводки в вашей стране.

Стандартная электропроводка линейного напряжения в Соединенных Штатах выполняется с помощью кабелей с пластиковой оболочкой, которые обычно имеют три проводника. Этот тип кабеля технически называется кабелем NMB, , но большинство электриков называют его самой популярной торговой маркой Romex.

Три жилы внутри электрических кабелей

Две жилы в кабеле NMB покрыты пластиковой изоляцией (одна белая, другая черная). Третий проводник — голая медь. Эти проводники обозначаются следующим образом:

• Горячий: Черный провод — это горячий провод , который обеспечивает источник тока 120 В переменного тока.

• Нейтраль: Белый провод называется нейтральным проводом . Он обеспечивает обратный путь для тока, обеспечиваемого горячей проволокой. Нейтральный провод подключается к заземлению.

• Заземление: Неизолированный провод называется проводом заземления . Как и нейтральный провод, заземляющий провод также соединен с заземлением. Однако нейтральный и заземляющий провода служат двум разным целям.

  Нейтральный провод вместе с горячим проводом является частью цепи под напряжением. Напротив, заземляющий провод подключается к любым металлическим частям прибора, например, к микроволновой печи или кофейнику. Это функция безопасности на случай, если горячие или нейтральные провода каким-либо образом соприкоснутся с металлическими частями.

  Соединение металлических частей с заземлением устраняет опасность поражения электрическим током в случае короткого замыкания.

Обратите внимание, что для некоторых цепей требуется четвертый проводник. Когда используется четвертый проводник, он покрыт красной изоляцией и также является проводом под напряжением.

Как они подключаются к стандартной розетке

Три провода стандартного кабеля NMB подключаются к трем штырям стандартной электрической розетки (правильно называемой розеткой ). Как видите, нейтральный и горячий провода подключены к двум вертикальным штырям в верхней части розетки (нейтральный слева, горячий справа), а провод заземления подключен к круглому штырю в нижней части розетки. .

Вы можете вставить вилку с двумя или тремя контактами в стандартную розетку с тремя контактами. Двухконтактные вилки предназначены для приборов, не требующих заземления.

Большинство незаземленных приборов имеют двойную изоляцию , что означает наличие двух слоев изоляции между любыми проводами под напряжением и любыми металлическими частями внутри прибора. Первый слой — это изоляция на самом проводе; второй обычно выполнен в виде пластикового корпуса, изолирующего проводку под напряжением от других металлических частей.

Вилки с тремя контактами

Трехштырьковые вилки предназначены для приборов, требующих заземления в целях безопасности. Для большинства устройств с металлическим корпусом требуется отдельное заземление.

Существует только один способ вставить вилку с тремя контактами в розетку с тремя контактами. Но обычные двухштырьковые вилки, у которых нет заземляющего контакта, могут быть подключены к любому контакту на горячей стороне.

Чтобы этого не произошло, розетки поляризованы , что означает, что нейтральный контакт шире горячего. Таким образом, есть только один способ воткнуть поляризованную вилку в поляризованную розетку. Таким образом, вы всегда можете отследить, какой провод горячий, а какой нейтральный.

Вы всегда должны размещать выключатели или предохранители на проводе питания, а не на нейтральном проводе. Таким образом, если выключатель разомкнут или перегорел предохранитель, то ток в горячем проводе не сможет выйти за пределы переключателя или предохранителя в вашу цепь. Это сводит к минимуму любой риск поражения электрическим током, который может возникнуть, если провод ослабнет в вашем проекте.

Об этой статье

Эта статья из книги:

• Все-в-одном для чайников,

Об авторе книги:

Дуг Лоу — автор бестселлеров, написавших более 40 книг « для чайников ». Он охватил все, от Microsoft Office до создания веб-страниц и таких технологий, как Java и ASP.NET, и написал несколько выпусков как PowerPoint для чайников , так и Сеть для чайников.

Эту статью можно найти в категории:

• Схема,

Учебник по физике: Требования к схеме

Предположим, что вам дали маленькую лампочку, гальванический элемент и оголенный медный провод, и вас попросили найти четыре различных расположения этих трех предметов, которые привели бы к образованию электрической цепи, которая зажжет лампочку. Какие четыре устройства приведут к успешному зажиганию лампочки? И, что более важно, что общего у каждой из четырех схем, что привело бы нас к пониманию двух требований к электрической цепи?

Занятие само по себе полезное, и если оно не выполнялось ранее, следует попробовать его, прежде чем читать дальше. Как и во многих лабораторных работах, в фактическом участии в работе есть сила, которую нельзя заменить простым чтением о ней. Когда это задание выполняется в классе физики, можно сделать многочисленные наблюдения, наблюдая за классом, полным студентов, стремящихся найти четыре расположения. Следующие устройства часто пробуют и не приводят к зажиганию лампочки.

После нескольких минут попыток, нескольких здоровых смешков и случайных восклицаний о том, как сильно нагревается провод, паре студентов удается зажечь лампочку. В отличие от вышеупомянутых попыток, первая успешная попытка характеризуется созданием полной проводящей петли от положительной клеммы к отрицательной клемме, причем и батарея, и лампочка являются частью петли. Как показано на схеме справа, цоколь лампочки соединяется с положительной клеммой элемента, а провод проходит от ребристых сторон лампочки вниз к отрицательному выводу элемента. Полная проводящая петля сделана с лампочкой, являющейся частью петли. Цепь существует, и заряд течет по всему проводящему пути, зажигая при этом лампочку. Сравните расположение ячейки, лампочки и провода справа с неудачным расположением, показанным выше. В попытке A провод не возвращается к отрицательному выводу ячейки. В попытке B провод образует петлю, но не возвращается к отрицательному выводу ячейки. В попытке C вообще нет полного цикла. Попытка D похожа на попытку B тем, что есть петля, но не от положительной клеммы к отрицательной. И в попытке E есть петля, и она идет от положительного вывода к отрицательному; это цепь, но лампочка в нее не входит. ВНИМАНИЕ: Попытка E приведет к тому, что ваши пальцы станут горячими, поскольку вы держите оголенный провод, и заряд начнет течь с высокой скоростью между положительной и отрицательной клеммами.

Анатомия лампочки

Как только одна группа студентов успешно зажжет лампочку, многие другие лабораторные группы быстро последуют ее примеру. Но тогда возникает вопрос, как еще можно расположить ячейку, лампочку и оголенный провод так, чтобы лампочка зажглась. Часто короткий урок анатомии лампочки побуждает лабораторные группы к быстрому открытию одного или нескольких оставшихся устройств.

Лампочка представляет собой относительно простое устройство, состоящее из нити накала, опирающейся на два провода или каким-либо образом прикрепленной к ним. Провода и нить накала представляют собой проводящие материалы, которые позволяют заряду течь по ним. Один провод подключается к ребристым сторонам лампочек. Другой провод подключается к нижнему основанию лампочки. Ребристая кромка и нижняя часть разделены изоляционным материалом, который предотвращает прямой поток заряда между нижней частью и ребром. Единственный путь, по которому заряд может пройти от ребристого края к нижнему основанию или наоборот, — это путь, который включает провода и нить накала. Заряд может либо войти в ребристую кромку, пройти через нить и выйти из нижнего основания; или он может войти в нижнее основание, пройти через нить и выйти через ребристый край. Таким образом, есть две возможные точки входа и две соответствующие точки выхода.

Успешный способ зажечь лампочку, как показано выше, заключался в размещении нижнего основания лампочки на положительной клемме и соединении ребристого края с отрицательной клеммой с помощью провода. Любой заряд, который входит в лампочку через нижний цоколь, выходит из лампочки в том месте, где провод соприкасается с ребристым краем. Тем не менее, нижняя часть не обязательно должна быть частью лампочки, которая касается положительной клеммы. Лампа загорится так же легко, если ребристый край поместить сверху положительной клеммы, а нижний цоколь соединить с отрицательной клеммой с помощью провода. Последние две схемы, которые приводят к зажженной лампочке, включают в себя размещение лампочки на отрицательном выводе ячейки либо путем контакта с ним ребристым краем, либо с нижним основанием. Затем провод должен соединить другую часть лампочки с положительным полюсом ячейки.

Требование замкнутого проводящего пути

Для создания электрической цепи необходимо выполнить два требования. Первый отчетливо демонстрируется вышеописанной активностью. Должен быть замкнутый проводящий путь, идущий от положительной клеммы к отрицательной клемме. Недостаточно просто замкнутой проводящей петли; сама петля должна простираться от положительного вывода до отрицательного вывода гальванического элемента. Электрическая цепь похожа на водяную цепь в аквапарке. Течение заряда по проводам аналогично течению воды по трубам и по горкам в аквапарке. Если труба забита или сломана так, что вода не может полностью пройти через контур , то подача воды скоро прекратится. В электрической цепи все соединения должны быть выполнены из проводящих материалов, способных нести заряд. По мере продолжения эксперимента с ячейкой, лампочкой и проводом некоторые студенты изучают способность различных материалов нести заряд, вставляя их в свою цепь. Металлические материалы являются проводниками и могут быть вставлены в цепь, чтобы успешно зажечь лампочку. С другой стороны, бумага и пластик обычно являются изоляционными материалами, и их введение в цепь будет препятствовать потоку заряда до такой степени, что ток прекратится, и лампочка больше не загорится. Должна быть замкнутая проводящая петля от положительного к отрицательному выводу, чтобы установить цепь и иметь ток.

Поняв это первое требование к электрической цепи, становится ясно, что происходит, когда перестает работать лампочка накаливания в настольной или торшерной лампе. Со временем нить накаливания лампочки становится слабой и ломкой, часто может порваться или просто ослабнуть. Когда это происходит, цепь размыкается и замкнутого проводящего контура больше не существует. Без замкнутого проводящего контура не может быть ни цепи, ни потока заряда, ни зажженной лампочки. В следующий раз, когда вы найдете сломанную лампочку в лампе, смело извлеките ее и осмотрите нить накала. Часто встряхивание снятой лампы вызывает дребезжание; нить накала, вероятно, упала с опорных стоек, на которых она обычно опирается на дно стеклянного шара. При встряхивании вы услышите, как нить ударяется о стеклянный шар.

Требование к источнику энергии

Второе требование к электрической цепи, которое является общим для каждой из успешных попыток, продемонстрированных выше, заключается в том, что должна быть разность электрических потенциалов на двух концах схема. Чаще всего это достигается с помощью гальванического элемента, набора элементов (например, батареи) или какого-либо другого источника энергии. Важно, чтобы был какой-то источник энергии, способный увеличивать электрическую потенциальную энергию заряда по мере его движения от терминала с низкой энергией к терминалу с высокой энергией. Как обсуждалось в Уроке 1, для перемещения положительного пробного заряда против электрического поля требуется энергия. Применительно к электрическим цепям движение положительного пробного заряда через ячейку от клеммы с низкой энергией к клемме с высокой энергией является движением против электрического поля. Это движение заряда требует, чтобы над ним была совершена работа, чтобы поднимите его к терминалу более высокой энергии. Электрохимическая ячейка выполняет полезную роль подачи энергии для выполнения работы над зарядом, чтобы накачать его или переместить через ячейку от отрицательного вывода к положительному. Таким образом, ячейка создает разность электрических потенциалов на двух концах электрической цепи. (Концепция разности электрических потенциалов и ее применение к электрическим цепям подробно обсуждались в Уроке 1.)

В бытовых цепях энергия подается местной коммунальной компанией, которая отвечает за то, чтобы горячие пластины и нейтральные пластины в распределительной коробке вашего дома всегда имели разность электрических потенциалов около 110 Вольт для 120 вольт (в США). В типичной лабораторной работе гальванический элемент или группа элементов (например, батарея) используются для установления разности электрических потенциалов на двух концах внешней цепи около 1,5 В (один элемент) или 4,5 В (три элемента пакет). Часто проводят аналогии между электрическим контуром и водяным контуром в аквапарке или аттракционом на американских горках в парке развлечений. Во всех трех случаях есть что-то, что движется по полному циклу, то есть по контуру. И во всех трех случаях важно, чтобы схема включала участок, в котором энергия передается воде, каботажному судну или заряду для его перемещения в гору против естественного направления движения от низкой потенциальной энергии к высокой потенциальной энергии. В аквапарке есть водяной насос, который перекачивает воду с уровня земли на вершину горки. Поездка на американских горках имеет цепь с приводом от двигателя, которая несет поезд горок от уровня земли до вершины первой капли. А в электрической цепи есть гальванический элемент, батарея (группа элементов) или какой-либо другой источник энергии, который перемещает заряд с уровня земли (отрицательный полюс) на положительный полюс. Благодаря постоянной подаче энергии для перемещения заряда от клеммы с низкой энергией и низким потенциалом к ​​клемме с высокой энергией и высоким потенциалом можно поддерживать непрерывный поток заряда.

Устанавливая эту разницу в электрическом потенциале, заряд может течь вниз по внешней цепи. Это движение заряда естественно и не требует энергии. Подобно движению воды в аквапарке или катанию на американских горках в парке развлечений, движение вниз по склону естественно и не требует энергии из внешнего источника. Именно разница в потенциале — будь то гравитационный потенциал или электрический потенциал — заставляет воду, каботажное судно и заряд двигаться. Эта разность потенциалов требует ввода энергии из внешнего источника. В случае электрической цепи одним из двух требований для создания электрической цепи является источник энергии.

В заключение, есть два требования, которые должны быть выполнены для создания электрической цепи. Требования:

1. Должен быть источник энергии, способный совершать работу за счет заряда, чтобы переместить его из места с низким энергопотреблением в место с высоким энергопотреблением и, таким образом, установить разность электрических потенциалов на двух концах внешней цепи.
2. Во внешней цепи должна быть замкнутая проводящая петля, которая тянется от положительной клеммы с высоким потенциалом к ​​отрицательной клемме с низким потенциалом.

1. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то …

. .. батарея была бы аналогична ____.

… положительная клемма аккумулятора аналогична ____.

… ток будет аналогичен ____.

… плата будет аналогична ____.

… разность электрических потенциалов аналогична ____.

Выбор:

А. давление воды	B. галлонов воды, стекающей по горке в минуту
С. вода	D. нижняя часть слайда
Е. водяной насос	F. верхняя часть слайда

2. Используя свое понимание требований к электрической цепи, определите, будет ли проходить заряд через следующее расположение элементов, лампочек, проводов и переключателей. Если потока заряда нет, то объясните почему.

а.	б.
Поток заряда: да или нет? Объяснение:	Поток заряда: да или нет? Объяснение:
в.	д.
Поток заряда: да или нет? Объяснение:	Поток заряда: да или нет? Объяснение:

3. На схеме справа показана лампочка, подключенная к автомобильному аккумулятору на 12 В. Показаны клеммы + и -.

а. По мере того, как положительный заряд движется через батарею от D к A, он ________ (приобретает, теряет) потенциальную энергию и ________ (приобретает, теряет) электрический потенциал. Точка наибольшей энергии внутри батареи — это ______ (+, -) клемма.

б. Когда положительный заряд перемещается по внешней цепи от A к D, он ________ (приобретает, теряет) потенциальную энергию и ________ (приобретает, теряет) электрический потенциал. Точка наибольшей энергии во внешней цепи находится ближе всего к клемме ______ (+, -).

в. Используйте знаки >, < и =, чтобы сравнить электрический потенциал (В) в четырех точках цепи.

В _А В _В В _С В _D

4. В фильме Танго и Кэш Курт Рассел и Сильвестр Сталлоне сбегают из тюрьмы, прыгая с высокой стены по воздуху на высоковольтную линию электропередач. Перед прыжком Сталлоне возражает против этой идеи, говоря Расселу: «Мы собираемся поджариться». Рассел отвечает: «Вы не изучали физику в средней школе, не так ли. Пока вы касаетесь только одного провода и ваши ноги не касаются земли, вас не ударит током».