Закон Ома для однородного участка цепи

(однородного участка, не содержащего источника тока): .

Силы неэлектростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними. Природа сторонних сил может быть различной. Например, в гальванических элементах они возникают за счет энергии химических реакций между электродами и электролитами; в генераторе — за счет механической энергии вращения ротора генератора и т. п. Под действием создаваемого поля сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему на концах цепи поддерживается разность потенциалов и в цепи течет постоянный электрический ток.

Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (э.д.с.), действующей в цепи:

Вопрос 46. Последовательное и параллельное соединение проводников.Последовательное соединение проводников

Полное сопротивление участка, содержащего последовательное соединение, больше сопротивления любого из соединенных проводников.

При последовательном соединении количество теплоты, выделяемое проводником, прямо пропорционально сопротивлению проводника.

Параллельное соединение проводников

Сопротивление участка, содержащего параллельное соединение, меньше сопротивления любого из соединенных проводников.

При параллельном соединении количество теплоты, выделяемое проводником обратно пропорционально сопротивлению проводника.

Вопрос 47. Закон Джоуля-Ленца (интегральная и дифференциальная формы записи).

Если в проводнике течет постоянный ток и проводник остается неподвижным, то работа сторонних сил расходуется на его нагревание. Опыт показывает, что в любом проводнике происходит выделение теплоты, равное работе, совершаемой электрическими силами по переносу заряда вдоль проводника. Если на концах участка проводника имеется разность потенциалов , тогда работу по переносу заряда q на этом участке равна

По определению I= q/t. откуда q= I t. Следовательно

Так как работа идет па нагревание проводника, то выделяющаяся в проводнике теплота Q равна работе электростатических сил

(17.13)

Соотношение (17.13) выражает закон Джоуля-Ленца в интегральной форме. Введем плотность тепловой мощности , равную энергии выделенной за единицу время прохождения тока в каждой единице объема проводника

где S - поперечное сечение проводника, - его длина. Используя (1.13) и соотношение , получим

Но - плотность тока, а , тогда

с учетом закона Ома в дифференциальной форме , окончательно получаем

(17.14)

Формула (17.14) выражает закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме: объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике равна произведению его удельной электрической проводимости на квадрат напряженности электрического поля.

Вопрос 48. Закон Ома для полной цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи.

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

где R – сопротивление внешней цепи;

r – сопротивление источника тока.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

-знаки " +" или " -" выбираются в зависимости от того, в одну или в противоположные стороны направлены токи создаваемые источником ЭДС и электрическим полем.

Вопрос 49. Правило Кирхгофа

1 ПРАВИЛО(для узлов)

“Алгебраическая сумма токов в узле равна 0”

2 ПРАВИЛО(для замкнутого контура)

“Алгебраическая сумма ЭДС в контуре равно алгебраической сумме падений напряжений, на отдельных участках контура”

Правило знаков для ЭДС:

…для напряжения

Алгоритм выполнения 2го правила Киргофа:

1)Выбираем замкнутый контур

2)Определяем направление тока на отдельных участках контура(произвольно)(если направление тока выбрано неверно, то в системе уравнений ток получится отрицательным)

3) Выбираем направление отхода по контуру(произвольно)

4)Применяем непосредственно 2ое правило Киргофа

Вопрос 50. Индукция магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей.

Магнитная индукция – характеристика магнитного поля, изображающаяся с помощью магнитных линий в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной.

Закон Био-Савара-Лапласа определяет величину модуля вектора магнитной индукции в точке выбранной произвольно находящейся в магнитном поле. Поле при этом создано постоянным током на некотором участке.

Формулировка закона Био Савара Лапласа имеет вид: При прохождении постоянного тока по замкнутому контуру, находящемуся в вакууме, для точки, отстоящей на расстоянии r0, от контура магнитная индукция будет иметь вид.

– элемент тока созданного магнитным полем вокруг себя

µ - магнитная проницаемость среды

– магнитная постоянная.

Рисунок в тетради

Для нахождения результирующего поля в конкретной точке пространства применяется суперпозиция полей.

Суть этого принципа состоит в следующих двух положениях.

1) Если ток I₁ создаёт в некоторой точке пространства магнитное поле , то этот вектор магнитной индукции не изменится при появлении других токов: I₂, I₃, …, I_n. Это означает, что появление новых токов и новых полей не искажает индукции магнитного поля исходного тока I₁.

2) Если магнитное поле создаётся несколькими токами, то индукция такого поля равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей:

.

Вопрос 51. Применение закона Био-Савара-Лапласа в случае бесконечно прямого проводника с током.

Магнитная индукция поля, создаваемого бесконечно длинным прямым проводником с током

I: , где магнитная постоянная (аналогична ε ₀); магнитная проницаемость среды (F₀– вакуум; F – среда); d – расстояние от оси проводника до точки.

Два параллельных проводника с токами I₁ и I₂, находящиеся на расстоянии d друг от друга.

Направление силы , с которой магнитное поле (создается проводником с током I₁) действует на участок ∆ ℓ второго проводника определяется по правилу левой руки (также определяется направление силы ).

Эти силы оказываются равными.

Проводники с токами одинакового направления притягиваются; с токами разного направления – отталкиваются.

Вопрос 52. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитных полях. Сила Ампера.

Сила Лоренца.

Сила, с которой магнитное поле с индукцией действует на движущиеся заряды q со скоростью υ. Модуль: .

Направление: правило левой руки (+q).

Если левую руку расположить так, что магнитные силовые линии входят в ладонь, четыре вытянутых пальца направлены вдоль скорости движения положительного заряда, то отогнутый на 90⁰большой палец укажет направление силы Лоренца.

Считаем, что магнитное поле однородно и на частицы не действуют электрические поля.

1. Движение вдоль силовых линий – движение прямолинейное и равномерное.

2. – частицы движутся по окружности радиусом R.

3. Вектор скорости составляет с вектором угол α: частица движется по винтовой линии.

В соответствии с принципом суперпозиции:

· равномерное и прямолинейное движение со скоростью ;

· равномерное движение по окружности со скоростью ).

Сила Ампера.

Сила, с которой магнитное поле с индукцией действует на элемент ∆ ℓ проводника с током I, находящегося в этом поле.

Модуль: , где α – угол между направлением элемента проводника с током и магнитной индукцией .

Направление: правило левой руки.

Если левую руку расположить так, что магнитные силовые линии входят в ладонь, четыре вытянутых пальца направить по току, то отогнутый на 90⁰большой палец укажет направление силы Ампера.

Движение заряженных частиц в электрическом и магнитных полях в тетради, слишком много рисунков.

Вопрос 53. Основные уравнения магнитостатики.

Магнитоста́ тика — раздел классической электродинамики, изучающий взаимодействие постоянных токов посредством создаваемого ими постоянного магнитного поля и способы расчета магнитного поля в этом случае.

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ

Все основные уравнения магнитостатики линейны(как и классической электродинамики вообще, частным случаем которой магнитостатика является). Это подразумевает важную роль в магнитостатике (тоже как и во всей электродинамике) принципа суперпозиции.

Принцип суперпозиции для магнитостатики может быть сформулирован так: Магнитное поле, создаваемое несколькими токами, есть векторная сумма полей, которые бы создавались каждым из этих токов по отдельности.

Этот принцип одинаково формулируется и, в принципе, одинаково используется для вектора магнитной индукции и для векторного потенциала и применяется при расчетах повсеместно. Особенно очевидным и прямым образом это проявляется, когда при применении закона Био—Савара для расчета магнитного поля производится суммирование (интегрирование) бесконечно малых вкладов, создаваемых каждым бесконечно малым элементом тока, текущих в разных точках пространства (точно так же и при применении варианта этого закона для векторного потенциала).

⇐ Предыдущая 1 2 3 45