ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ.

Электрический ток - упорядоченное движение нескомпенсированного электрического заряда. Если это движение возникает в проводнике, то электрический ток называется током проводимости. Электрический ток могут вызвать кулоновские силы. Поле этих сил называют кулоновским и характеризуют напряженностью Е_кул.

Движение зарядов может возникнуть и под действием неэлектрических сил, называемых сторонними (магнитные, химические). Е_ст - напряженность поля этих сил.

Упорядоченное движение электрических зарядов может возникнуть и без действия внешних сил (диффузия, химические реакции в источнике тока). Для общности рассуждения и в этом случае будем вводить эффективное стороннее поле Е_ст.

Полная работа по перемещению заряда на участке цепи:

.

Разделим обе части последнего уравнения на величину перемещаемого по данному участку заряда.

.

- разность потенциалов на участке цепи.

Напряжением на участке цепи называется величина, равная отношению суммарной работы, совершаемой при перемещении заряда на этом участке, к величине заряда. Т.е. НАПРЯЖЕНИЕ НА УЧАСТКЕ ЦЕПИ - ЭТО СУММАРНАЯ РАБОТА ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ПО УЧАСТКУ ЕДИНИЧНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА.

ЭДС на данном участке называется величина, равная отношению работы, совершаемой неэлектрическими источниками энергии при перемещении заряда, к величине этого заряда. ЭДС - ЭТО РАБОТА СТОРОННИХ СИЛ ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ЕДИНИЧНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА НА УЧАСКЕ ЦЕПИ.

Сторонние силы в электрической цепи работают, как правило, в источниках тока. Если на участке цепи имеется источник тока, то такой участок называется неоднородным.

(1).

Напряжение на неоднородном участке цепи равно сумме разности потенциалов на концах этого участка и ЭДС источников в нем. При этом ЭДС считается положительной, если направление тока совпадает с направлением действия сторонних сил, т.е. от минуса источника к плюсу.

Если на интересующем нас участке нет источников тока, то в этом и только в этом случае напряжение равно разности потенциалов.

В замкнутой цепи для каждого из участков, образующих замкнутый контур, можно написать:

Т.к. потенциалы начальной и конечной точек равны, то .

Следовательно, (2),

т.е. сумма падений напряжений в замкнутом контуре любой электрической цепи равна сумме ЭДС.

Разделим обе части уравнения (1) на длину участка.

, где - напряженность суммарного поля, - напряженность стороннего поля, - напряженность кулоновского поля.

.

Для однородного участка цепи .

Плотность тока , значит - закон Ома в дифференциальной форме. ПЛОТНОСТЬ ТОКА В ОДНОРОДНОМ УЧАСТКЕ ЦЕПИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРОВОДНИКЕ.

Если на данном участке цепи действует кулоновское и стороннее поле (неоднородный участок цепи), то плотность тока будет пропорциональна суммарной напряженности поля:

. Значит, .

Закон Ома для неоднородного участка цепи: СИЛА ТОКА В НЕОДНОРОДНОМ УЧАСТКЕ ЦЕПИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА НАПРЯЖЕНИЮ НА ЭТОМ УЧАСТКЕ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ЕГО СОПРОТИВЛЕНИЮ.

.

Если направление Е_cт и Е_кул совпадают, то ЭДС и разность потенциалов имеют одинаковый знак.

В замкнутой цепи V=О, т.к. кулоновское поле консервативно.

Отсюда: ,

где R - сопротивление внешней части цепи, r - сопротивление внутренней части цепи (т.е. источников тока).

Закон Ома для замкнутой цепи: СИЛА ТОКА В ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ЭДС ИСТОЧНИКОВ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ПОЛНОМУ СОПРОТИВЛЕНИЮ ЦЕПИ.

ПРАВИЛА КИРХГОФА.

Для рассчета разветвленных электрических цепей применяют правила Кирхгофа.

Точка цепи, в которой пересекаются три и более проводников называется узлом. По закону сохранения заряда cумма токов, приходящих в узел и выходящих из него равна нулю. . (Первое правило Кирхгофа). АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СУММА ТОКОВ, ПРОХОДЯЩИХ ЧЕРЕЗ УЗЕЛ РАВНА НУЛЮ.

Ток, входящий в узел, считается положительным, выходящий из узла - отрицательным. Направления токов в участках цепи можно выбирать произвольно.

Из уравнения (2) следует, что ПРИ ОБХОДЕ ЛЮБОГО ЗАМКНУТОГО КОНТУРА АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СУММА ПАДЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ РАВНА АЛГЕБРАИЧЕСКОЙ СУММЕ ЭДС В ЭТОМ КОНТУРЕ, - (второе правило Кирхгофа).

Направление обхода контура выбирается произвольно. Напряжение на участке цепи считается положительным, если направление тока на этом участке совпадает с направлением обхода контура. ЭДС считается положительной, если при обходе по контуру источник проходится от отрицательного полюса к положительному.

Если цепь содержит m узлов, то можно составить m-1 уравнение по первому правилу. Каждое новое уравнение должно включать в себя хотя бы один новый элемент. Полное число уравнений, составленных по правилам Кирхгофа, должно совпадать с числом участков между узлами, т.е. с числом токов.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Dermal mask, Коллагеновая тканевая маска для лица, 23гр -
2. I. 11. Законы земледелия. Суть законов: минимума, максимума, оптимума; взаимодействия факторов.
3. I. Его руки подняты для благословения.
4. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.
5. I. ТИТУЛ «ИНТЕРНАЦИОНАЛЬНЫЙ ЧЕМПИОН ПО КРАСОТЕ» (C.I.B.) ДЛЯ ПОРОД С ОБЯЗАТЕЛЬНЫМИ И НЕОБЯЗАТЕЛЬНЫМИ РАБОЧИМИ ИСПЫТАНИЯМИ СОГЛАСНО НОМЕНКЛАТУРЕ FCI.
6. I. Формирование аксиоматического метода
7. II. Извлеки урок для совести.
8. II. Имперское законодательство
9. II. ТЕКСТЫ ДЛЯ РАБОТЫ НАД ГОЛОСОМ.
10. II.3. Закон действия и результата действия
11. III. БАЗИСНЫЕ РАЗДЕЛЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
12. III. Дальнейший путь. -Торжественные встречи патриарха. -Мельницы. – Леса. -Дети. -Домашние животные.