bannerka.ua

Постоянный электрический ток — часть 2

Постоянный электрический ток - часть 2

Измерения силы тока. Чтобы измерить силу тока в проводнике, амперметр включают последовательно с этим проводником. Но надо иметь в виду, что сам амперметр имеет некоторое сопротивление Постоянный электрический ток - часть 2. Поэтому сопротивление участка цепи с включенным амперметром увеличивается, и при неизменном напряжении сила тока уменьшается по закону Ома.. Чтобы амперметр можно меньше влиял на силу тока, измеряемой, его сопротивление делают очень малым. Это следует помнить и никогда не пытаться измерить силу тока в осветительной сети, включая амперметр в розетку. Произойдет короткое замыкание. Сила тока при малом сопротивлении прибора достигнет такого большого значения, что обмотка амперметра сгорит.

Измерения напряжения. Чтобы измерить напряжение на участке цепи с сопротивлениемПостоянный электрический ток - часть 2 , к нему параллельно включают вольтметр. Напряжение на вольтметре будет такая же как и на участке цепи. Если сопротивление вольтметра Постоянный электрический ток - часть 2, то после его включения в круг сопротивление участка уже будет неПостоянный электрический ток - часть 2 , а Постоянный электрический ток - часть 2. Поэтому напряжение, измеряют на участке цепи, уменьшится. Чтобы вольтметр заметно не искажал измеряемого напряжения, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение. Вольтметр можно включать в сеть, не рискуя, что он сгорит, если он рассчитан на напряжение, превышающее напряжение сети.

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

Любой источник тока характеризуется электродвижущей силой, или ЭДС. Так, на круглой батарейке для карманного фонарика написано: 1,5 В. Что это значит?

Если соединить проводником две металлические шарики, несущие заряды противоположных знаков, то под действием электрического поля этих зарядов по проводнику пойдет электрический ток. Но этот ток будет очень кратковременным, заряды быстро нейтрализуются, разность потенциалов между шариками выровняется и электрическое поле исчезнет.

Сторонние силы. Чтобы ток был постоянным, нужно поддерживать постоянное напряжение между шариками. А для этого нужно иметь устройство (источник тока), который перемещал бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков. В таком устройстве на заряды, кроме электрических сил, должны действовать силы не электростатического происхождения. Только самое электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в поле.

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (т. е. кулоновских), называют сторонними силами.

Вывод о необходимости сторонних сил для поддержания постоянного тока в цепи станет еще очевиднее, когда обратиться к закону сохранения энергии. Электростатическое поле потенциальное. Работа этого поля, затраченная на перемещение заряженных частиц вдоль замкнутой электрической цепи, равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — проводник нагревается. Итак, в любом кругу должен быть какой-то источник энергии, который направляет ее в круг. В этом источнике, кроме кулоновских сил, обязательно должны действовать посторонние, не потенциальные, силы. Работа этих сил вдоль замкнутого контура должно быть отлична от нуля. Именно в процессе выполнения работы этими силами заряженные частицы приобретают внутри источника тока энергию и отдают ее потом проводникам цепи.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источников тока: в генераторах на электростанциях, в гальванических элементах, аккумуляторах и др..

Если круг замкнуть, создается электрическое поле во всех проводниках круга. Внутри источника тока заряды движутся под влиянием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во внешней части круга их приводит в движение электрическое поле.

Природа сторонних сил может быть самой разнообразной. В генераторах электростанций посторонний сила — это сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике.

В гальваническом элементе, например элементе Вольта, действуют химические силы. Элемент Вольта состоит из цинкового и медного электродов, помещенных в раствор серной кислоты. Химические силы вызывают растворение цинка в кислоте. В раствор переходят положительно заряженные ионы цинка, а сам цинковый электрод заряжается отрицательно. (Медь очень мало растворяется в серной кислоте). Между цинковым и медным электродами возникает разность потенциалов, которая и предопределяет ток в замкнутой электрической цепи.

Электродвижущая сила. Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называется электродвижущей силой (сокращенно ЭДС). Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к заряду:

Постоянный электрический ток - часть 2

Если на батарейке написано 1,5 В, то это означает, что сторонние силы (в данном случае химические) выполняют работу 1,5 Дж по перемещению заряда в 1 Кл от одного полюса батарейки к другому. Постоянный ток не может существовать в замкнутом круге, если в нем не действуют сторонние силы, т. е. нет ЭДС.

Рис.2

R

I

Постоянный электрический ток - часть 2

Рассмотрим самое полное (замкнутый) круг, состоящий из источника тока (гальванического элемента, аккумулятора или генератора) и резистора сопротивлением Постоянный электрический ток - часть 2 (Рис. 2). Источник тока имеет ЭДС Постоянный электрический ток - часть 2И сопротивление Постоянный электрический ток - часть 2. Сопротивление источника часто называют внутренним сопротивлением в отличие от внешнего сопротивления Постоянный электрический ток - часть 2 круга. В генераторе Постоянный электрический ток - часть 2 — Это сопротивление обмоток, а в гальваническом элементе — сопротивление раствора электролита и электродов.

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление (Постоянный электрический ток - часть 2+ Постоянный электрический ток - часть 2) Круга. Эту связь можно установить теоретически на основе закона сохранения энергии и закона Джоуля — Ленца.

Пусть за время Постоянный электрический ток - часть 2 через поперечное сечение проводника пройдет электрический заряд Постоянный электрический ток - часть 2. Тогда работу сторонних сил по перемещению заряда Постоянный электрический ток - часть 2 можно записать так: Постоянный электрический ток - часть 2. Согласно определению силы тока Постоянный электрический ток - часть 2. Поэтому Постоянный электрический ток - часть 2. За счет этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, опоры которых Постоянный электрический ток - часть 2 иПостоянный электрический ток - часть 2, выделяется количество теплоты, по закону Джоуля — Ленца равно:

Постоянный электрический ток - часть 2

Постоянный электрический ток - часть 2 Произведение силы тока на сопротивление части круга часто называют спадом напряжения на этой части круга. Следовательно, ЭДС равна сумме спадов напряжений на внутренней и внешней частях замкнутого круга.

Конечно закон Ома для замкнутого круга записывают так:

Постоянный электрический ток - часть 2

Сила тока в полном круге равна отношению ЭДС окружности к ее полному сопротивлению.

Сила тока зависит от трех величин: ЭДС Постоянный электрический ток - часть 2, сопротивлений Постоянный электрический ток - часть 2 и Постоянный электрический ток - часть 2 внешней и внутренней частей круга. Внутреннее сопротивление источника тока заметно не влияет на силу тока, если он мал по сравнению с сопротивлением внешней части круга (Постоянный электрический ток - часть 2 >> Постоянный электрический ток - часть 2). При этом напряжение на зажимах источника приблизительно равно ЭДС: Постоянный электрический ток - часть 2.

Но при коротком замыкании (Постоянный электрический ток - часть 2) Сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением источника и может достичь при ЭДС в несколько вольт значительной величины, если сопротивление Постоянный электрический ток - часть 2 малый (например, в аккумуляторах Постоянный электрический ток - часть 2Постоянный электрический ток - часть 20,1-0,001 Ом). Провода могут расплавиться, а сам источник выйти из строя.

Рис.3

Постоянный электрический ток - часть 2

Если круг содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДСПостоянный электрический ток - часть 2.и т. д., то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов. Для определения знака ЭДС любого источника надо сначала выбрать положительный направление обхода контура. На Рис.3 положительным (произвольно) считают направление обхода против движения стрелки часов.

Постоянный электрический ток - часть 2

5. Работа и мощность постоянного тока

Электрический ток получил столь широкого применения том, что он несет с собой энергию. Эта энергия может быть преобразована в любую форму.

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле выполняет работу. Эту работу принято называть работой тока.

Работа тока. Рассмотрим произвольную участок круга. Это может быть однородный проводник, например нить лампочки накаливания, обмотка электродвигателя и т. д. Пусть за время Постоянный электрический ток - часть 2Через поперечное сечение проводника проходит заряд Постоянный электрический ток - часть 2- Тогда электрическое поле выполнит работуПостоянный электрический ток - часть 2. Поскольку сила тока Постоянный электрический ток - часть 2, то эта работа равна: Постоянный электрический ток - часть 2. Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока на напряжение и на время, в течение которого работа выполнялась.

Согласно закону сохранения энергии, эта работа равна изменению энергии рассматриваемой участка цепи. Поэтому энергия, которая выделяется на этом участке цепи за время Постоянный электрический ток - часть 2, равна работе тока Постоянный электрический ток - часть 2

Если на участке цепи не выполняется механическая работа и ток не оказывает химическим воздействиям, происходит только нагревание проводника. Нагретый проводник отдает теплоту окружающей телам.

Происходит это так. Электрическое поле ускоряет электроны. После столкновения с ионами кристаллической решетки они передают ионам свою энергию. Вследствие этого энергия хаотического движения ионов у положений равновесия растет. Это и означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника повышается, и он начинает передавать теплоту окружающей телам. Через небольшой промежуток времени после замыкания круга процесс устанавливается и температура перестает изменяться со временем. К проводнику за счет работы электрического поля непрерывно поступает энергия. Но его внутренняя энергия остается неизменной, поскольку проводник передает окружающим телам количество теплоты, равная работе тока. Итак,

Постоянный электрический ток - часть 2

Если в формуле (1) выразить напряжение через силу тока или силу тока через напряжение с помощью закона Ома для участка цепи, то получим три эквивалентные формулы:

Постоянный электрический ток - часть 2

Постоянный электрический ток - часть 2 Закон Джоуля — Ленца. Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду, впервые установили экспериментально английский ученый Д. Джоуль (1818-1889) и русский ученый Э. X. Л е н ц (1804-1865). Закон Джоуля — Ленца формулируется так: количество теплоты, которое выделяет проводник с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику: Постоянный электрический ток - часть 2. Этот закон выведен с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии.

Мощность тока. Любой электрический прибор (лампочка, электродвигатель) рассчитан на использование определенной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока важное значение имеет понятие мощность тока. Мощность тока равна отношению работы тока за время до этого интервала времени:

Постоянный электрический ток - часть 2

Единицей мощности в СИ является ватт (Вт). На большинстве приборов указано мощность, которую они потребляют.

Прохождение по проводнику электрического тока сопровождается выделением в нем энергии. Эта энергия определяется работой тока: произведением перенесенного заряда и напряжения на концах проводника:

Постоянный электрический ток - часть 2

6. Правила Кирхгофа для разветвленного круга.

До сих пор мы рассматривали лишь простейшие электрические цепи, состоящие только из одного ведущего контура, т. е. неразветвленные круга. Для неразветвленной цепи на всех участках сила тока одинакова:

Постоянный электрический ток - часть 2

Постоянный электрический ток - часть 2

Расчеты для неразветвленной цепи (т. е. вычисления силы тока, ЭДС и сопротивлений) легко выполняются с помощью закона Ома. Более сложным является разветвленный электрическую цепь.

Разветвленное круг — это электрическая цепь, состоящая из нескольких замкнутых ведущих электрических контуров, имеют общие участки; в каждом контуре может быть несколько разных или одинаковых е. р. с. (Генераторов тока): контуры: Aε1CR1, AR1CR3ε3Bε2R2, AR1CR3ε3Bε5ε4, AR2ε2Bε5ε4 и т. д.

Постоянный электрический ток - часть 2

Сила тока на отдельных участках замкнутого контура может быть различной как по значению, так и по направлению.

Прямой расчет разветвленного круга по закону Ома довольно тяжелый, но значительно упрощается с применением законов Кирхгофа.

Законы или правила Кирхгофа предложил в 1847 г. Г. Р. Кирхгоф.

Введем понятие:

Узел разветвленного круга — это точка круга, в которой сходятся не менее трех (3-х) проводников: А — узел. Ток, входящий в узел, считается положительным, а ток, выходящий из узла — отрицательным: И1, И2 — положительные; И3 — отрицательный.

Для постоянного тока согласно энергосбережения имеем первое правило Кирхгофа:

Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:

Постоянный электрический ток - часть 2

Для постоянного тока согласно энергосбережения имеем первое правило Кирхгофа:

Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:

Постоянный электрический ток - часть 2

Второе правило Кирхгофа касается замкнутых контуров разветвленного круга.

Условимся считать положительным обход контура по часовой стрелке.

Ток, который течет в положительном направлении обхода контура, считаем положительным; токи противоположного направления — отрицательные.

Направление тока на участке контура, которая является неразветвленной, выбираем произвольным образом.

Для э р. с., действующих на участках цепи, приписываем знак плюс (они положительные), если эти е. р. с. создают собственный ток, т. е. ток во внешней цепи от положительного (+) полюса е. р. с. к отрицательному (-) полюсу, который совпадает с направлением обхода контура. Если собственный ток е. р. с. противоположно направлению обхода, то э р. с. приписываем знак минус.

Итак, для замкнутых контуров имеем второе правило Киргофа:

В замкнутом контуре разветвленного круга алгебраическая сумма э р. с. источников тока равна алгебраической сумме произведений сил тока на опоры соответствующих участков этого контура: Постоянный электрический ток - часть 2

* Второе правило Кирхгофа может быть применено и для цепи переменного тока, поскольку не связано с тем, что ток должен быть постоянным!

1. Контактная разность потенциалов Законы Вольта.

В 1797 г. итальянец А. Вольта опытным путем установил, что при тесном сжатии (контакте) двух разнородных металлов между ними возникает разность потенциалов.

Контактная разность потенциалов — это разность потенциалов между двумя разнородными металлами при их контакте.

Реферати :

Tagged with: , , , , ,
Posted in Физика

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Перечень предметов
  1. Бухучет в ресторанном хозяйстве
  2. Введение в специальность 4к.2с
  3. Высшая математика 3к.1с
  4. Делопроизводство
  5. Информационные технологии в области
  6. Информационные технологии в системах качества стандартизаціісертифікаціі
  7. История украинской культуры
  8. Математические модели в расчетах на эвм
  9. Методы контроля пищевых производств
  10. Микробиология молока и молочных продуктов 3к.1с
  11. Микропроцессорные системы управления технологическими процессами
  12. Научно-практические основы технологии молока и молочных продуктов
  13. Научно-практические основы технологии мяса и мясных продуктов
  14. Общая технология пищевых производств 4к.2с
  15. Общие технологии пищевых производств
  16. Организация обслуживания в предприятиях ресторанного хозяйства
  17. Основы научных исследований и техничнои творчества
  18. Основы охраны труда
  19. Основы пидприемницькои деятельности и агробизнеса
  20. Основы физиологии и гигиены питания 3к.1с
  21. Пищевые и диетические добавки
  22. Политология
  23. Получения доброкачественного молока 3к.1с
  24. Прикладная механика
  25. Прикладная механика 4к.2с
  26. Теоретические основы технологии пищевых производств
  27. Технологический семинар
  28. Технологическое оборудование для молочной промышленности
  29. Технологическое оборудование для мьяснои промышленности
  30. Технология продукции предприятий ресторанного хозяйства
  31. Технология хранения консервирования и переработки молока
  32. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
  33. Технохимическому контроль
  34. Управление качеством продукции ресторанного хозяйства
  35. Физика
  36. Физическое воспитание 3к.1с
Возможно Вы искали: