Постоянные для физики егэ

Десятичные приставки

Наименование Обозначение Множитель
гига Г 109
мега М 106
кило к 103
деци д 10–1
санти с 10–2
милли м 10–3
микро мк 10–6
нано н 10–9
пико п 10–12

Физические постоянные (константы)

число π π = 3,14
ускорение свободного падения g = 10 м/с2
гравитационная постоянная G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К)
постоянная Больцмана k = 1,38·10–23 Дж/К
постоянная Авогадро NA = 6,02·1023 1/моль
скорость света в вакууме с = 3·108 м/с
коэффициент пропорциональности в законе Кулона k = 1/(4πε0) = 9·109 Н·м2/Кл2
модуль заряд электрона e = 1,6·10-19 Кл
масса электрона me = 9,1·10–31 кг
масса протона mp = 1,67·10–27 кг
постоянная Планка h = 6,62·10-34 Дж·с
радиус Солнца 6,96·108 м
температура поверхности Солнца T = 6000 K
радиус Земли 6370 км

Соотношение между различными единицами измерения

температура 0 К = –273 0С
атомная единица массы 1 а.е.м. = 1,66·10–27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна 931,5 МэВ
1 электронвольт 1 эВ = 1,6·10-19 Дж
1 астрономическая единица 1 а.е. ≈ 150 000 000 км
1 световой год 1 св. год ≈ 9,46·1015 м
1 парсек 1 пк ≈ 3,26 св. года

Масса частиц

электрона 9,1·10–31кг ≈ 5,5·10–4 а.е.м.
протона 1,673·10–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
нейтрона 1,675·10–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.

Плотность

воды 1000 кг/м3
древесины (сосна) 400 кг/м3
керосина 800 кг/м3
подсолнечного масла 900 кг/м3
алюминия 2700 кг/м3
железа 7800 кг/м3
ртути 13 600 кг/м3

Удельная теплоёмкость

воды 4,2·10 3 Дж/(кг·К)
льда 2,1·10 3 Дж/(кг·К)
железа 460 Дж/(кг·К)
свинца 130 Дж/(кг·К)
алюминия 900 Дж/(кг·К)
меди 380 Дж/(кг·К)
чугуна 500 Дж/(кг·К)

Удельная теплота

парообразования воды 2,3·10 6 Дж/кг
плавления свинца 2,5·10 4 Дж/кг
плавления льда 3,3·10 5 Дж/кг

Нормальные условия:

давление 105 Па
температура 00 C

Молярная маcса молекул

азота 28·10–3 кг/моль
аргона 40·10–3 кг/моль
водорода 2·10–3 кг/моль
воздуха 29·10–3 кг/моль
воды 18·10–3 кг/моль
гелия 4·10–3 кг/моль
кислорода 32·10–3 кг/моль
лития 6·10–3 кг/моль
неона 20·10–3 кг/моль
углекислого газа 44·10–3 кг/моль

Перейти к контенту

Десятичные приставки

Наименование Обозначение Множитель
гига Г 109
мега М 106
кило к 103
деци д 10–1
санти с 10–2
милли м 10–3
микро мк 10–6
нано н 10–9
пико п 10–12

Физические постоянные (константы)

число π π = 3,14
ускорение свободного падения g = 10 м/с2
гравитационная постоянная G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К)
постоянная Больцмана k = 1,38·10–23 Дж/К
постоянная Авогадро NA = 6,02·1023 1/моль
скорость света в вакууме с = 3·108 м/с
коэффициент пропорциональности в законе Кулона k = 1/(4πε0) = 9·109 Н·м2/Кл2
модуль заряд электрона e = 1,6·10-19 Кл
масса электрона me = 9,1·10–31 кг
масса протона mp = 1,67·10–27 кг
постоянная Планка h = 6,62·10-34 Дж·с
радиус Солнца 6,96·108 м
температура поверхности Солнца T = 6000 K
радиус Земли 6370 км

Соотношение между различными единицами измерения

температура 0 К = –273 0С
атомная единица массы 1 а.е.м. = 1,66·10–27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна 931,5 МэВ
1 электронвольт 1 эВ = 1,6·10-19 Дж
1 астрономическая единица 1 а.е. ≈ 150 000 000 км
1 световой год 1 св. год ≈ 9,46·1015 м
1 парсек 1 пк ≈ 3,26 св. года

Масса частиц

электрона 9,1·10–31кг ≈ 5,5·10–4 а.е.м.
протона 1,673·10–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
нейтрона 1,675·10–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.

Плотность

воды 1000 кг/м3
древесины (сосна) 400 кг/м3
керосина 800 кг/м3
подсолнечного масла 900 кг/м3
алюминия 2700 кг/м3
железа 7800 кг/м3
ртути 13 600 кг/м3

Удельная теплоёмкость

воды 4,2·10 3 Дж/(кг·К)
льда 2,1·10 3 Дж/(кг·К)
железа 460 Дж/(кг·К)
свинца 130 Дж/(кг·К)
алюминия 900 Дж/(кг·К)
меди 380 Дж/(кг·К)
чугуна 500 Дж/(кг·К)

Удельная теплота

парообразования воды 2,3·10 6 Дж/кг
плавления свинца 2,5·10 4 Дж/кг
плавления льда 3,3·10 5 Дж/кг

Нормальные условия:

давление 105 Па
температура 00 C

Молярная маcса молекул

азота 28·10–3 кг/моль
аргона 40·10–3 кг/моль
водорода 2·10–3 кг/моль
воздуха 29·10–3 кг/моль
воды 18·10–3 кг/моль
гелия 4·10–3 кг/моль
кислорода 32·10–3 кг/моль
лития 6·10–3 кг/моль
неона 20·10–3 кг/моль
углекислого газа 44·10–3 кг/моль

Справочные данные из демоверсии, которые могут понадобиться вам при выполнении работы.

Десятичные приставки
Константы
Соотношения между различными единицами
Масса частиц
Астрономические величины
Плотность
Удельная теплоёмкость
Удельная теплота
Нормальные условия
Молярная маcса

→ sp-fizika.pdf
→ Другой справочник с формулами.
→ Основные формулы по физике.
→ 180 формул по физике на одном листе.

  • Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
  • 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
  • До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
  • Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Справочные материалы ЕГЭ по физике 2022-2023

Десятичные приставки

Наименование — Обозначение — Множитель

  • гига — Г — 109
  • мега — М — 106
  • кило — к — 103
  • гекто — г — 102
  • деци — д — 10–1
  • санти — с — 10–2
  • милли — м — 10–3
  • микро — мк — 10–6
  • нано — н — 10–9
  • пико — п — 10–12

Физические постоянные (константы)

  • число π: π = 3,14
  • ускорение свободного падения: g = 10 м/с2
  • гравитационная постоянная: G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
  • универсальная газовая постоянная: R = 8,31 Дж/(моль·К)
  • постоянная Больцмана: k = 1,38·10–23 Дж/К
  • постоянная Авогадро: NA = 6·1023 1/моль
  • скорость света в вакууме: с = 3·108 м/с
  • коэффициент пропорциональности в законе Кулона: k = 1/(4πε0) = 9·109 Н·м2/Кл2
  • модуль заряд электрона (элементарный электрический заряд): e = 1,6·10−19 Кл
  • постоянная Планка: h = 6,6·10-34 Дж·с

Соотношение между различными единицами измерения

  • температура: 0 К = –273 0С
  • атомная единица массы: 1 а.е.м. = 1,66·10–27 кг
  • 1 атомная единица массы эквивалентна: 931,5 МэВ
  • 1 электронвольт: 1 эВ = 1,6·10−19 Дж

Масса частиц

  • электрона — 9,1·10–31 кг ≈ 5,5·10–4 а.е.м.
  • протона — 1,673·10–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
  • нейтрона — 1,675·10–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.

Плотность

  • воды — 1000 кг/м3
  • древесины (сосна) — 400 кг/м3
  • керосина — 800 кг/м3
  • подсолнечного масла — 900 кг/м3
  • алюминия — 2700 кг/м3
  • железа — 7800 кг/м3
  • ртути — 13 600 кг/м3

Удельная теплоёмкость

  • воды — 4,2·103 Дж/(кг·К)
  • льда — 2,1·103 Дж/(кг·К)
  • железа — 460 Дж/(кг·К)
  • свинца — 130 Дж/(кг·К)
  • алюминия — 900 Дж/(кг·К)
  • меди — 380 Дж/(кг·К)
  • чугуна — 500 Дж/(кг·К)

Удельная теплота

  • парообразования воды — 2,3·106 Дж/кг
  • плавления свинца — 2,5·104 Дж/кг
  • плавления льда — 3,3·105 Дж/кг

Нормальные условия

  • давление: 105 Па
  • температура: 0 °С

Молярная масса молекул

  • азота: 28·10–3 кг/моль
  • аргона: 40·10–3 кг/моль
  • водорода: 2·10–3 кг/моль
  • воздуха: 29·10–3 кг/моль
  • воды:  18·10–3 кг/моль
  • гелия: 4·10–3 кг/моль
  • кислорода: 32·10–3 кг/моль
  • лития: 6·10–3 кг/моль
  • неона: 20·10–3 кг/моль
  • углекислого газа: 44·10–3 кг/моль
  • Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
  • 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
  • До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
  • Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Справочные данные из демоверсии, которые могут понадобиться вам при выполнении работы.

Десятичные приставки
Константы
Соотношения между различными единицами
Масса частиц
Астрономические величины
Плотность
Удельная теплоёмкость
Удельная теплота
Нормальные условия
Молярная маcса

→ sp-fizika.pdf
→ Другой справочник с формулами.
→ Основные формулы по физике.
→ 180 формул по физике на одном листе.

  • Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
  • 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
  • До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
  • Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Справочные материалы ЕГЭ по физике 2022-2023

Десятичные приставки

Наименование — Обозначение — Множитель

  • гига — Г — 109
  • мега — М — 106
  • кило — к — 103
  • гекто — г — 102
  • деци — д — 10–1
  • санти — с — 10–2
  • милли — м — 10–3
  • микро — мк — 10–6
  • нано — н — 10–9
  • пико — п — 10–12

Физические постоянные (константы)

  • число π: π = 3,14
  • ускорение свободного падения: g = 10 м/с2
  • гравитационная постоянная: G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
  • универсальная газовая постоянная: R = 8,31 Дж/(моль·К)
  • постоянная Больцмана: k = 1,38·10–23 Дж/К
  • постоянная Авогадро: NA = 6·1023 1/моль
  • скорость света в вакууме: с = 3·108 м/с
  • коэффициент пропорциональности в законе Кулона: k = 1/(4πε0) = 9·109 Н·м2/Кл2
  • модуль заряд электрона (элементарный электрический заряд): e = 1,6·10−19 Кл
  • постоянная Планка: h = 6,6·10-34 Дж·с

Соотношение между различными единицами измерения

  • температура: 0 К = –273 0С
  • атомная единица массы: 1 а.е.м. = 1,66·10–27 кг
  • 1 атомная единица массы эквивалентна: 931,5 МэВ
  • 1 электронвольт: 1 эВ = 1,6·10−19 Дж

Масса частиц

  • электрона — 9,1·10–31 кг ≈ 5,5·10–4 а.е.м.
  • протона — 1,673·10–27 кг ≈ 1,007 а.е.м.
  • нейтрона — 1,675·10–27 кг ≈ 1,008 а.е.м.

Плотность

  • воды — 1000 кг/м3
  • древесины (сосна) — 400 кг/м3
  • керосина — 800 кг/м3
  • подсолнечного масла — 900 кг/м3
  • алюминия — 2700 кг/м3
  • железа — 7800 кг/м3
  • ртути — 13 600 кг/м3

Удельная теплоёмкость

  • воды — 4,2·103 Дж/(кг·К)
  • льда — 2,1·103 Дж/(кг·К)
  • железа — 460 Дж/(кг·К)
  • свинца — 130 Дж/(кг·К)
  • алюминия — 900 Дж/(кг·К)
  • меди — 380 Дж/(кг·К)
  • чугуна — 500 Дж/(кг·К)

Удельная теплота

  • парообразования воды — 2,3·106 Дж/кг
  • плавления свинца — 2,5·104 Дж/кг
  • плавления льда — 3,3·105 Дж/кг

Нормальные условия

  • давление: 105 Па
  • температура: 0 °С

Молярная масса молекул

  • азота: 28·10–3 кг/моль
  • аргона: 40·10–3 кг/моль
  • водорода: 2·10–3 кг/моль
  • воздуха: 29·10–3 кг/моль
  • воды:  18·10–3 кг/моль
  • гелия: 4·10–3 кг/моль
  • кислорода: 32·10–3 кг/моль
  • лития: 6·10–3 кг/моль
  • неона: 20·10–3 кг/моль
  • углекислого газа: 44·10–3 кг/моль
  • Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
  • 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
  • До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
  • Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Постоянный электрический ток

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

  • Направление электрического тока

  • Действия электрического тока

  • Сила и плотность тока

  • Скорость направленного движения зарядов

  • Стационарное электрическое поле

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 rm NaCl. Молекулы соли диссоциируют на ионы, так что в растворе появятся свободные заряды: положительные ионы rm Na^+ и отрицательные ионы rm Cl^-. Теперь засунем в воду два электрода, соединённые с полюсами батарейки. Ионы rm Na^+ начнут направленное движение к отрицательному электроду, а ионы rm Cl^- — 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.

к оглавлению ▴

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.

к оглавлению ▴

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 rm CuSO_4 положительные ионы rm Cu^{2+} 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.

к оглавлению ▴

Сила и плотность тока

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

I=frac{displaystyle q}{displaystyle t vphantom{1^a}}. (1)

Измеряется сила тока в амперах (A). При силе тока в 1 А через поперечное сечение проводника за 1 с проходит заряд в 1 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 1 с.

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

j=frac{displaystyle I}{displaystyle S vphantom{1^a}}, (2)

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

j=frac{displaystyle q}{displaystyle St vphantom{1^a}}.

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

к оглавлению ▴

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 300000 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 300000 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 I через скорость v направленного движения зарядов проводника.

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

Рис. 2. К выводу формулы I = envS

Какой заряд q пройдёт через поперечное сечение AB нашего проводника за время t?

С одной стороны, разумеется,

q = It. (3)

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

N = nV_{ABCD} = nSvt.

Следовательно, их общий заряд будет равен:

q = eN = enSvt. (4)

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

I = envS. (5)

Соответственно, плотность тока оказывается равна:

j = env.

Давайте в качестве примера посчитаем, какова скорость движения свободных электронов в медном проводе при силе тока 1 A.

Заряд электрона известен: e = 1,6 cdot 10^{-19} 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:

n=frac{displaystyle N}{displaystyle V vphantom{1^a}}=frac{displaystyle nu N_A}{displaystyle V vphantom{1^a}}=frac{displaystyle m N_A}{displaystyle mu V vphantom{1^a}}=frac{displaystyle rho N_A}{displaystyle mu vphantom{1^a}} = frac{displaystyle 8900 cdot 6,02 cdot 10^{23}}{displaystyle 0,0635 vphantom{1^a}}approx 8,5 cdot 10^{28} м vphantom{1}^{-3}

Положим S = 1 мм vphantom{1}^{2}. Из формулы (5) получим:

v=frac{displaystyle 1}{displaystyle enS vphantom{1^a}}=frac{displaystyle 1}{displaystyle 1,6 cdot 10^{-19} cdot 8,5 cdot 10^{28} cdot 10^{-6} vphantom{1^a}}approx 7,4 cdot 10^{-5} м/с.

Это порядка одной десятой миллиметра в секунду.

к оглавлению ▴

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 U = El, где U — напряжение на концах проводника, E — напряжённость стационарного поля в проводнике, l — длина проводника.

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Постоянный электрический ток» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать нужные и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Публикация обновлена:
09.03.2023

  • Главная


  • Формулы и прочее



  • Физика: Постоянные и другое

Физические постоянные и табличные данные приводятся здесь в качестве справочного материала, так как они требуются при решении многих задач по физике. И хотя подробное знание физических постоянных и других табличных данных не требуется на большинстве экзаменов, в том числе и на ЦТ или ЕГЭ (необходимые справочные данные даются в условии задач на этих экзаменах), тем не менее некоторые основные физические постоянные и табличные данные лучше помнить наизусть, это поможет ученикам быстрее решать задачи, а также упростит поиск решения.

Изучать физические постоянные и табличные данные онлайн:

Как успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике?

Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:

  1. Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен, где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
  2. Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике. На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
  3. Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов, а также ответственная проработка итоговых тренировочных тестов, позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того, на что Вы способны.

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на электронную почту (адрес электронной почты здесь). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Постоянные величины физика егэ
  • Постоянные величины в физике для егэ
  • Постоянное горение электрической дуги в лампочке обеспечивают егэ
  • Постоянно снится экзамен
  • Постоянная планка егэ физика