Электрический ток. Законы постоянного тока
Электрический ток как упорядоченное движение заряженных частиц, проводимость конвекционного тока. Сопротивление проводника, зависимость от температуры и закон Ома. Характеристика источников тока, параллельное и последовательное соединение проводников.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.04.2019 |
| Размер файла | 207,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Лекция 5
Электрический ток. Законы постоянного тока
ток температура сопротивление проводник
1.Постоянный электрический ток. Сила тока. Ток проводимости, конвекционный ток.
2.Плотность тока. Закон Ома для участка цепи.
3.Сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры.
4.Последовательное и параллельное соединение проводников.
5.Закон Ома в дифференциальной форме.
6. Источники тока. ЭДС источника тока. Сторонние силы
1.
Электрический ток это направленное упорядоченное движение заряженных частиц.
Носителями зарядов могут быть «-» электроны или отрицательно и положительно заряженные ионы. В металлах и полупроводниках носителями зарядов являются электроны, в электролитах - ионы, в газах ионы и электроны.
Если проводник поместить в электрическое поле напряженностью и постоянно поддерживать напряженность , то отрицательные заряды будут двигаться против силовых линий, а положительные по полю, в проводнике возникнет ток проводимости.
Если же перенос электрических зарядов осуществляется при перемещении в пространстве заряженного макроскопического тела, то возникает ток, называемый конвекционный ток.
Условия необходимые для существования тока проводимости
1. Наличие свободных зарядов,
2. Наличие электрического поля, заставляющего перемещаться эти заряды упорядоченно.
Количественной характеристикой тока служит сила тока I.
(1)
Сила тока численно равна заряду, проходящему в единицу времени через поперечное сечение проводника. Ток сила и направление которого не меняется - постоянный, для I = const
,
I = А - ампер - основная единица Си.
За направление I движение от «+» к «-«.
Электрический ток оказывает действия:
1. тепловое
2. магнитное
3. химическое
2.
Плотность тока.
, (2)
Плотность тока численно равна силе тока проходящей через единицу площади расположенную перпендикулярно направлению тока.
Выразим плотность электрического тока через среднюю скорость движения заряженных частиц.
Пусть заряд свободной частицы q0, концентрация свободных зарядов n, средняя скорость их упорядоченного движения , тогда за время dt, через поперечное сечение проводника S будет перенесен заряд
. (3)
Подставив значение dq в формулу (1) получим
(4)
Подставив правую часть уравнения (4) в уравнение (2) получим
,
. (5)
3.
Немецкий ученый Ом экспериментально установил, что сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику прямо пропорциональна разности потенциалов на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению.
,
где - разность потенциалов, Дц = U - напряжение, R - сопротивление.
- закон Ома для участка цепи.
Проводники оказывают сопротивление R - проходящему току. Например в металлах сопротивление обусловлено столкновением свободных электронов с ионами в узлах кристаллической решетки. Сопротивление проводника зависит от его размеров, формы и материала и определяется по формуле:
,
где l - длина, S - площадь поперечного сечения, с - удельное сопротивление.
Выразим R из закона Ома:
, .
Один Ом это сопротивление такого проводника, по которому течет ток 1 А при напряженности 1 В.
Выразим с:
, .
с - характеризует материал, из которого изготовлен или состоит проводник.
Удельное сопротивление численно равно сопротивлению куба с ребром 1 м из данного вещества, при условии, что ток течет перпендикулярно граням куба.
Зависимость сопротивления проводников от температуры определяется по формуле
,
где R - сопротивление при температуре t, R0 - сопротивление при 0 0С, б - температурный коэффициент сопротивления.
Зависимость сопротивления металла от температуры представлена на рис. 1.
Но у многих металлов при очень низких температурах, называемых критическими, сопротивление падает до 0 0С. Это явление сверхпроводимости.
В настоящее время ведется поиск высокотемпературных сверхпроводящих соединений.
4.
Последовательным называется соединение проводников, когда к концу первого подсоединяется начало второго и т. д.
Ток протекающий через все последовательно соединенные проводники одинаков
I1 = I2 = I.
1. Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках цепи
U = U1 + U2.
2. Выразим напряжение из закона Ома и подставим в формулу ( )
или
разделив обе части уравнения на I, получим
Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений отдельных ее участков.
3. Если дано n одинаковых последовательно соединенных проводников сопротивлением R, то общее сопротивление
R = R·n
Параллельным называется соединение проводников, при котором начала проводников соединяются в один узел, а концы в другой.
1. Напряжения на всех участках параллельной цепи одинаковы
. U = const.
2. Сила тока равна сумме токов в разветвлениях
I = I1 + I2 + I3.
Запишем уравнение через закон Ома
, , ,
- для двух параллельных проводников.
3. Если дано n одинаковых параллельно соединенных проводников
.
4. Так как напряжения одинаковы
U1 = U2, I1R1 = I2R2
или
.
Сила тока в разветвлениях обратно пропорциональна сопротивлению.
5.
Закон Ома в дифференциальной форме.
Рассмотрим цилиндрический проводник длиной dl и площадью поперечного сечения dS, к концам которого приложено напряжение U, сопротивление R. Закон Ома для этого участка запишется
.
Выразим напряжение U через напряженность Е
- сопротивление.
Разделив обе части последнего равенства на dS получим
,
,
- закон Ома в дифференциальной форме.
- удельная электрическая проводимость вещества.
Закон Ома связывает плотность тока в точке проводника с поля в этой же точке поля.
Плотность электрического тока прямо пропорциональна напряженности электрического поля .
6.
Источники тока. ЭДС. Сторонние силы.
Если заряженный проводник соединить с незаряженным проводником, то возникнет импульс тока, заряды перейдут на незаряженный - Е проводника исчезнет и ток прекратится. Для того чтобы ток существовал цепь должна быть замкнутой и по ней должны переносится заряды.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике. Цепь постоянного тока. Зависимость силы тока от напряжения. Перемещение единичного положительного заряда по цепи постоянного тока. Применение закона Ома для неоднородного участка цепи.
реферат [168,3 K], добавлен 02.12.2010Анализ направленного движения свободных заряженных частиц под действием электрического поля. Обзор основных величин, описывающих процесс прохождения тока по проводнику. Исследование источников и теплового действия тока, способов соединения сопротивлений.
презентация [430,0 K], добавлен 05.02.2012Получение направленного движения зарядов. Признаки электрического тока. Движение заряженных частиц в проводнике. Электрический ток в металлах. Действие, сила, плотность тока. Постоянный и переменный ток. Определение природы носителей тока в металлах.
презентация [1,1 M], добавлен 22.08.2015Электрический ток как направленное движение электронов. Сущность понятия "сила тока". Метод измерения сопротивления проводника при помощи амперметра и вольтметра. Содержание первого закона Кирхгофа. Общий вид мостика Уитстона. Электронная теория.
лабораторная работа [60,8 K], добавлен 25.06.2015Понятие электрического тока, выбор его направления, действие и сила. Движение частиц в проводнике, его свойства. Электрические цепи и виды соединений. Закон Джоуля-Ленца о количестве теплоты, выделяемое проводником, закон Ома о силе тока на участке цепи.
презентация [194,6 K], добавлен 15.05.2009Понятие электрического тока как упорядоченного движения заряженных частиц. Виды электрических батарей и способы преобразования энергии. Устройство гальванического элемента, особенности работы аккумуляторов. Классификация источников тока и их применение.
презентация [2,2 M], добавлен 18.01.2012Образование электрического тока, существование, движение и взаимодействие заряженных частиц. Теория появления электричества при соприкосновении двух разнородных металлов, создание источника электрического тока, изучение действия электрического тока.
презентация [54,9 K], добавлен 28.01.2011Изучение строения источников тока - источников электрической энергии, в которых действуют сторонние силы по разделению электрических зарядов. Обзор таких источников тока, как гальванические элементы, аккумуляторы, машины постоянного тока, термоэлементы.
презентация [274,8 K], добавлен 09.06.2010Причины электрического тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность. Закон Джоуля–Ленца. Плотность тока, уравнение непрерывности. КПД источника тока. Распределение напряженности и потенциала.
презентация [991,4 K], добавлен 13.02.2016Понятие и разновидности электрических схем, их отличительные признаки, изображение тех или иных предметов. Идеальные и реальные источники напряжения и тока. Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Баланс мощности в цепи постоянного тока.
презентация [1,5 M], добавлен 25.05.2010Основные величины электрического тока и принципы его измерения: закон Ома, Джоуля-Ленца, электромагнитной индукции. Электрические цепи и формы их построения: последовательное и параллельное соединение в цепи, катушка индуктивности и конденсатор.
реферат [170,9 K], добавлен 23.03.2012Условия, необходимые для существования электрического тока. Достоинства и недостатки параллельного соединения проводников. Единица силы тока. Работа электрического тока в замкнутой электрической цепи. Закон Ома для участка цепи. Химическое действие тока.
презентация [398,2 K], добавлен 07.02.2015Характеристика электрического поля как вида материи. Исследование особенностей проводников, полупроводников и диэлектриков. Движение тока в электрической цепи. Изучение законов Ома, Джоуля-Ленца и Кирхгофа. Изоляционные материалы. Электродвижущая сила.
презентация [4,5 M], добавлен 19.02.2014Химические источники тока как устройства, вырабатывающие электрический ток за счет энергии окислительно-восстановительных реакций химических реагентов, принцип их действия и оценка эффективности. Условия существования постоянного электрического тока.
презентация [394,1 K], добавлен 28.01.2014Исследование неразветвленной и разветвленной электрических цепей постоянного тока. Расчет нелинейных цепей постоянного тока. Исследование работы линии электропередачи постоянного тока. Цепь переменного тока с последовательным соединением сопротивлений.
методичка [874,1 K], добавлен 22.12.2009Наиболее известные работы Ома. Сила тока, напряжение и сопротивление. Физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Закон Ома в интегральной форме, для участка цепи и переменного тока.
презентация [152,6 K], добавлен 21.02.2013Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований.
лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014Основные элементы и характеристики электрических цепей постоянного тока. Методы расчета электрических цепей. Схемы замещения источников энергии. Расчет сложных электрических цепей на основании законов Кирхгофа. Определение мощности источника тока.
презентация [485,2 K], добавлен 17.04.2019Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015Применение методов наложения, узловых и контурных уравнений для расчета линейных электрических цепей постоянного тока. Построение потенциальной диаграммы. Определение реактивных сопротивлений и составление баланса мощностей для цепей переменного тока.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 29.07.2013
