![]() |
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Некоторые сведения о постоянном электрическом токе
Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Направлением электрического тока считается направление, в котором упорядоченно движутся положительные заряды. В металлах носителями тока являются свободные электроны; направление их движения в электрическом поле противоположно принятому направлению тока. Силой тока называется скалярная величина I, равная заряду, который за единицу времени переносится сквозь площадь поперечного сечения проводника
Постоянным называется электрический ток, сила, и направление которого сохраняются с течением времени неизменными. Для постоянного тока
где q - заряд, переносимый сквозь поперечное сечение проводника за время t. Единицей силы тока в СИ служит ампер (А). Плотностью тока
Плотность тока определяет ток, приходящийся на единицу поперечного сечения проводника. Вектор Классическая электронная теория рассматривает электроны в металле как одноатомный идеальный газ, который заполняет кристаллическую решетку. В узлах решетки расположены малоподвижные ионы, с которыми при своем упорядоченном движении сталкиваются свободные электроны, чем и обусловлено сопротивление металлов. Сопротивление металлического проводника зависит от материала проводника, его геометрической формы и размеров, а также от температуры. Для однородного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S сопротивление R равно:
где ρ - удельное сопротивление проводника. В Международной системе единиц сопротивление измеряется в омах (Ом). Единицей удельного сопротивления в СИ служит Ом·м. Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1м и площадью поперечного сечения 1м2. Электродвижущая сила (ЭДС). Для поддержания постоянного тока в цепи на свободные заряды, помимо кулоновских сил, должен действовать еще какие-то иные, не электростатические силы. Эти силы носят название сторонних сил. Добавочное электрическое поле сторонних сил в цепи создается источниками электрической энергии (гальваническими элементами, аккумуляторами, генераторами и т.д.). Электродвижущей силой ε , действующей на участке цепи, называется физическая величина, численно равная работе Аст, которую совершают сторонние силы при перемещении вдоль этого участка цепи единичного положительного заряда
ЭДС в СИ измеряется в вольтах (В). Напряжением или падением напряжения U1-2 на участке 1-2 (рис.1) называется физическая величина, численно равная полной работе, которая совершается кулоновскими и сторонними силами при перенесении вдоль участка цепи единичного положительного заряда
где (φ 1- φ 2) - разность потенциалов, созданная полем кулоновских сил. Закон Ома. Одним из основных законов постоянного тока является закон Ома: сила тока I в цепи прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R цепи.
Закон Ома можно представить в дифференциальной форме. Сопротивление однородного линейного проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S
где ρ - удельное сопротивление. Подставляем (8) в (7)
где
или в векторной форме:
Закон Ома для однородного участка цепи. Участок цепи называется однородным, если направленное движение носитель тока на этом участке обусловлено только действием на них электростатических сил, т.е. ε = 0 (рис.2) Тогда из уравнения (6)
и закон Ома для однородного участка цепи принимает вид:
Закон Ома для неоднородного участка цепи (обобщенный закон Ома в интегральной форме). Участок цепи называется неоднородным, если на этом участке действует не только кулоновские силы, но и сторонние (участок содержит ЭДС) (рис. 3).
Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорциональна сумме внешнего сопротивления цепи R и внутреннего сопротивления r источника тока. I правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю:
Узлом называется точка, в которой сходится не менее трех проводников. Токи считаются положительными, если они втекают в узел. Отрицательными считаются токи, отходящие от узла.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 923; Нарушение авторского права страницы