Номер 1, страница 130 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Как объяснить возникновение электрического тока в цепи?

1. Возникновение электрического тока в цепи можно объяснить наличием трех обязательных условий, которые совместно обеспечивают упорядоченное движение заряженных частиц.

Условие 1: Наличие свободных носителей заряда.

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Следовательно, в среде, из которой состоит электрическая цепь, должны присутствовать частицы, которые могут свободно перемещаться и переносить электрический заряд. Такими частицами могут быть:

• Свободные электроны — в металлических проводниках. Атомы металла легко отдают валентные электроны, которые образуют так называемый "электронный газ", свободно перемещающийся по всему объему проводника.
• Положительные и отрицательные ионы — в электролитах (растворах и расплавах солей, кислот и щелочей). При растворении или плавлении молекулы диссоциируют на ионы, которые становятся носителями заряда.
• Электроны и ионы — в ионизированных газах (плазме).
• Электроны и "дырки" — в полупроводниках.

Вещества, содержащие большое количество свободных носителей заряда, называются проводниками.

Условие 2: Наличие электрического поля.

Сами по себе свободные заряды движутся хаотично (тепловое движение). Чтобы заставить их двигаться упорядоченно в одном направлении, необходимо создать в проводнике электрическое поле. Электрическое поле действует на заряженные частицы с силой $F = qE$ (где $q$ — заряд частицы, $E$ — напряженность электрического поля), которая и придает их движению направленный характер. Это направленное движение, наложенное на хаотическое, и является электрическим током.

Условие 3: Наличие источника тока и замкнутой цепи.

Для поддержания тока в течение длительного времени необходимо устройство, которое будет создавать и поддерживать электрическое поле в цепи. Таким устройством является источник тока (батарея, аккумулятор, генератор). Внутри источника действуют сторонние силы (неэлектрического происхождения, например, химические в батарейке). Эти силы совершают работу по разделению зарядов, перемещая их против сил электрического поля. В результате на клеммах (полюсах) источника создается и поддерживается разность потенциалов (напряжение).

Эта разность потенциалов создает электрическое поле во всей внешней цепи. Чтобы ток мог протекать непрерывно, цепь должна быть замкнутой, то есть представлять собой непрерывный путь для движения зарядов от одного полюса источника к другому. Работа сторонних сил по перемещению единичного заряда называется электродвижущей силой (ЭДС) источника и обозначается $\mathcal{E}$ ($\mathcal{E} = \frac{A_{стор}}{q}$). Именно ЭДС является причиной существования постоянного тока в цепи.

Ответ: Возникновение электрического тока в цепи объясняется упорядоченным движением свободных носителей заряда (например, электронов в металлах) под действием электрического поля. Для этого необходимо одновременное выполнение трех условий: 1) наличие свободных носителей заряда в проводнике; 2) наличие источника тока (например, батареи), который за счет работы сторонних сил создает и поддерживает разность потенциалов (напряжение) и, следовательно, электрическое поле в цепи; 3) цепь должна быть замкнутой, чтобы обеспечить непрерывный путь для движения зарядов.