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 Dt 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 Dt, 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;

,

l – длина области V.

      

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.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: