|
Электрический ток. Напряжение.Подключим проводник АВ к аккумуляторной батарее. В проводнике возникает электрическое поле , которое движет электроны е от полюса А к полюсу В. Электрический ток – направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля. Условия возникновения электрического тока: 1) наличие свободных носителей заряда; 2) наличие электрического поля. · Электрический ток могут создавать как носители одного знака (“+” или “-“), так и носители обоих знаков. · За направление электрического тока принято направление движения положительно заряженных частиц. Электрическое напряжение между двумя точками электрической цепи (напряжение) (U) – работа по перемещению единичного положительного зарада из одной данной точки в другую. (*) =1В Если в проводнике создано только электростатическое (различать с электрическим!) поле и только оно совершает работу по перемещению заряда +q вдоль силовых линий, то из (п.5.1.1.13) и из (*) . В случае, когда заряд по электрической цепи перемещается не одним только электростатическим полем, это равенство теряет силу. Сила тока. Плотность тока Пусть по проводнику протекает электрический ток. Значит, от клеммы «+» к клемме «–» в течение времени D t переместится заряд DQ. Он может быть разной величины, т. е. ток может быть разной силы. Сила тока (I) – скорость прохождения заряда Q через поперечное сечение проводника. – ампер · Силу тока измеряют амперметром. Плотность тока (j) – отношение силы тока I к площади поперечного сечения S проводника (площадь сечения перпендикулярна к направлению тока).
Заряд DQ, проходящий через поперечное сечение проводника S за время D t, состоит из элементарных зарядов q, расположенных равномерно по всему объёму проводника V. Тогда DQ = q×N = q×n×V = q×n×S ×l, где N – количество зарядов q в заряде DQ; n – объёмная концентрация зарядов q в проводнике;
где – скорость направленного движения зарядов q в проводнике; – вектор, сонаправленный с . При прохождении по проводнику носители зарядов сталкиваются с ионами его кристаллической решётки и часть энергии электрического поля теряется (переходит во внутреннюю энергию проводника). Электродвижущая сила Наэлектризуем проводники А и В так, что потенциал j A > j B. Соединим их проводником АСВ (нить накала электролампы). Положительный заряд под действием сил электрического поля будет двигаться от т.А к т.В (при этом нить накала будет нагреваться). Как только j A и j B сравняются, движение зарядов прекратится. Для поддержания тока необходимо, чтобы положительные заряды каким-то образом возвращались в т.А. Самопроизвольно это не происходит (j A > j B), поэтому необходимо наличие сторонних сил , направленных против сил электрического поля. Тогда на участке АСВ носители заряда будут двигаться под действием силы от т.А к т.В, на участке BDA – под действием сторонних сил от т.В к т.А и по замкнутой цепи непрерывно будет протекать ток. Сторонние силы совершают работу по перемещению заряда из т.В в т.А, преодолевая противодействие сил электрического поля и частиц вещества. За счёт работы сторонних сил заряды приобретают энергию и отдают её на участке АСВ, т.е. на участке BDA электрическая энергия появляется из других видов энергии, а на участке АСВ она превращается в другие виды энергии. Источник электрической энергии – участок цепи, на котором заряды движутся под действием сторонних сил. Потребитель электрической энергии – участок цепи, на котором заряды движутся под действием сил электрического поля. При перемещении заряда по замкнутой цепи (от т.А до т.А): работа сил электрического поля . Работу совершают только сторонние силы, причем эта работа идет на преодаление сопротивления движению заряда как в потребителе, так и в источнике электрической энергии. Электродвижущая сила (ЭДС) источника (e) – отношение работы сторонних сил А ст по перемещению положительного заряда q по замкнутой цепи к величине этого заряда. = 1 B – вольт Если убрать проводник АСВ, то под действием сторонних сил заряды будут перемещаться от т.В к т.А до тех пор, пока j A не достигнет своего максимально возможного значения, т. е. пока электрические и сторонние силы не сравняются. Значит, ЭДС источника надо измерять при разомкнутой цепи нагрузки. Закон Ома для участка цепи Проводя опыты с металлическими проводниками, Георг Ом (1787–1854, Германия) обнаружил, что отношение напряжения, приложенного к проводнику, к силе тока в нём есть величина постоянная (для каждого проводника имеет своё значение): = 1 Ом – ом. Электрическое сопротивление проводника (R) – величина, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению по нему электрического тока. · 1 Ом – сопротивление проводника, по которому при напряжении 1 В течёт ток в 1 А. · Сопротивление проводника измеряют омметром. Экспериментально установлена зависимость, известная как закон Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. Электрическая проводимость проводника (g) – величина, характеризующая способность проводника пропускать электрический ток. = 1 Ом–1 = См – сименс. Падение напряжения на участке цепи – произведение I×R. · Напряжение U на концах участка цепи равно падению напряжения I×R на нём, если: 1) на участке цепи нет источников ЭДС; 2) единственный результат прохождения тока – нагревание участка цепи.
Закон Ома для всей цепи Соберём цепь из источника e с внутренним сопротивлением r и потребителя R электрической энергии. При перемещении заряда q по замкнутой цепи (п.5.1.2.3), работа сторонних сил А ст = А потр+ А ист , где - работа по перемещению заряда q по сопротивлению R, IR – падение напряжения на концах сопротивления R, – работа по перемещению заряда q по сопротивлению r, Ir – падение напряжения на источнике e. А ст = e × q Þ e × q = q×I×R + q×I×r или e = I×R + I×r. Тогда закон Ома для всей цепи: сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и потребителя. 5.1.2.6. Сопротивление как электрическая Резистор – проводник, предназначенный для преобразования электрической энергии во внутреннюю. Из опытов известна зависимость сопротивления R проводника постоянного сечения от материала, длины l и площади поперечного сечения S: , где r – коэффициент, зависящий от материала проводника. Удельное сопротивление проводника (r) – сопротивление проводника длиной 1 м при поперечном сечении 1 м2; [ r ] = 1 Ом×м. · R проводника зависит от его геометрии (l, S) и вещества (r) (сравни с п.5.1.1.19). Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|