Постоянный электрический ток.

План

1. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока.

2. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводника.

3. Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников. Измерения силы тока и напряжения.

4. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной круга. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.

5. Работа и мощность постоянного тока

6. Правила Кирхгофа для разветвленного круга.

7. Контактная разность потенциалов Законы Вольта.

8. Термо — э р. с.. Термопара. Эффект Пельтье.

1. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока.

Электрическим током называют упорядоченное направленное движение заряженных частиц. Носителями зарядов при прохождении электрического тока могут быть свободные электроны (электронная проводимость) или ионы (ионная проводимость). Возможна также смешанная проводимость. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов, хотя в действительности в металлах электрический ток обусловлен движением электронов в направлении, противоположном направлению тока.

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. Но о наличии электрического тока можно судить по теми действиями или явлениями, которыми он сопровождается.

Во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается. Во-вторых, электрический ток может изменять химический состояние проводника. В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитной. Таким образом, электрический ток вызывает тепловую, химическую и магнитное действие.

Количественными характеристиками электрического тока является сила тока, то есть заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени:

И плотность тока определяется зарядом, который проходит за единицу времени через единицу площади поперечного сечения проводника, расположенного перпендикулярно к направлению тока:

Если сила тока со временем не меняется, ток называют постоянным.

В СИ единицей силы тока является ампер (А) в честь французского ученого А. Ампера (1775-1836). Силу тока измеряют с помощью амперметра.

Надо отличать скорость распространения вдоль проводника изменений электрического поля, равной 300 000 км / с, и скорость направленного движения в проводнике носителей заряда, составляет несколько миллиметров в секунду.

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна числу заряженных частиц, их заряда , площади поперечного сечения проводника и скорости Их направленного движения

Условием существования электрического тока является наличие свободных заряженных частиц и электрического поля в проводнике, которое действует на эти частицы с силой и предопределяет их упорядоченное движение. Напряженность поля в любом сечении проводника одинакова по модулю и не зависит от его формы. Внутри проводника линии напряженности Е параллельные поверхности проводника, вне его — расположены под углом к его поверхности.

Для перемещения заряда ц по некотором участке проводника нужно выполнить определенную работу А. Напряжение на данном участке численно равна работе по перемещению единичного заряда

Напряжение измеряют с помощью вольтметров. Для того чтобы на концах проводника поддерживалась стала разность потенциалов (напряжение) и по проводнику проходил постоянный ток, нужна действие посторонних сил. Характеризует посторонние силы физическая величина, называется электродвижущей силой (ЭДС). Она равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в замкнутой электрической цепи:

Напряжение и ЭДС измеряют в вольтах. Напряжение на любом участке цепи, в котором действует ЭДС:

Где — разность потенциалов на этом участке. Для участка однородного круга, в котором отсутствует ЭДС:

2. Закон Ома. Сопротивление проводника.

На участке однородного круга сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка :

Величина Называется электропроводностью или проводимостью проводника. Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и свойств материала:

Где - удельное сопротивление проводника, — Длина проводника [м], S — площадь поперечного сечения [м2]. Удельное сопротивление численно равно сопротивлению проводника, имеющего форму куба с ребром 1 м, если ток направлен вдоль нормали к двум противоположным граням куба.

Величина называется удельной проводимостью проводника. Сопротивление измеряют с помощью омметров.

В СИ единицей сопротивления является ом (Ом) в честь немецкого ученого Г. С. Ома (1787-1854). Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нем 1 А. Удельное сопротивление измеряют в Ом-м.

Для изменения сопротивление цепи, используют специальные приборы, сопротивление которых можно изменять: реостаты (рычажные, сопротивление которых изменяется скачкообразно, и ползунковые), магазине сопротивлений.

С увеличением температуры сопротивление большинства металлов растет. Однако сопротивление манганин, константан и некоторых других сплавов с повышением температуры изменяется мало, а сопротивление электролитов уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления называется отношение изменения сопротивления проводника при нагревании на 10С до его сопротивления при 00С:

Поскольку почти не зависит от температуры, удельное сопротивление пропорционален температуре:

Для чистых металлов . В общем случае изменяется с температурой. Зависимость сопротивления проводников от температуры используют в термометрах сопротивления.

3. Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников. Измерения силы тока и напряжения.

От источника тока энергия передается по проводам к установкам, которые ее используют: электрической лампочки, радиоприемника и т. д. Для этого составляют различные электрические цепи. Электрическая цепь состоит из источника энергии, установок, использующих электрическую энергию, соединительных проводов и выключателей для замыкания цепи. Часто в электрическую цепь включают приборы, контролирующие силу тока и напряжение в разных частях круга, — амперметры и вольтметры.

Наиболее распространенными и простыми типами соединение проводников последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включен в круг очереди, один за другим. На рисунке 1 показано последовательное соединение проводников с опорами 1,2,. Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и т. д..

Сила тока в обоих проводниках одинакова: поскольку в проводниках при прохождении постоянного тока электрический заряд не накапливается и через любой сечение проводника за определенный интервал времени проходит один и тот же заряд.

Рис.1

Напряжение (или разность потенциалов) на концах рассматриваемого круга состоит из напряжений на первом и на -м проводниках:

Применив закон Ома для всего круга и для участков с опорами 1,2, можно доказать, что полное сопротивление при последовательном соединении равна:

Напряжение на проводниках и их опоры при последовательном соединении связаны соотношением:

Параллельное соединение проводников. На рисунке 2 показано параллельное соединение проводников с опорами 1,2,. В этом случае электрический ток разветвляется на частей. Силу тока в первом и -м проводниках обозначим через . Поскольку в точке — Разветвлении проводников (такую точку называют узлом) — электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающей за единицу времени в узел, равна заряду, выходящего из узла за то же время. Итак,

Напряжение на концах проводников, соединенных параллельно, одинакова: .

Рис.2

В осветительной сети поддерживается напряжение 220 или 127 В. На это напряжение рассчитаны приборы, использующие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространенный способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не сказывается на работе других, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает весь круг.

Применяя закон Ома для участков цепи с опорами 1,2,, можно доказать, что величина, обратная полном сопротивления участка, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

Отсюда следует, что для двух проводников общее сопротивление равно: , для одинаковых проводников , где - число проводников соединенных параллельно.

Силы тока в проводниках и их опоры при параллельном соединении связаны соотношением:

Реферати :

• удой коровы за лактацию составил 3200кг молока жирностью 3,8%.Определить количество молочного жира в молоке
• интегрирование функций содержащих квадратный трехчлен
• интегрирование функций содержащий квадратный трехчлен
• основные технологические понятия пищевых производств
• ??????? ?????
• ???????????? ??? ???????? ??????????????
• правила подачи сладких блюд кондитерских изделий
• Ветсанекспертиза при изготовлении колбаси
• основные сведения по физиологии и гигиены питания