Постоянный электрический ток
Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц.
Условия существования тока:
1. Наличие свободных зарядов в проводнике.
2. Наличие электрического поля в проводнике.
За направление электрического тока выбрано направление движения «+» зарядов.
Сила тока (I, [I]=[A]) – СФВ, численно равная заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени. I=∆q/∆t=q/t I=ē·V·n·S ē – заряд частицы; V – скорость частицы; n – концентрация; S – сечение проводника.
A V
Плотность тока (j; А/м2) – ВФВ, численно равная силе тока, проходящей через единицу S сечения проводника. j=I/S j=ē·n·V
Однородный участок цепи – участок, на котором действует
только Fк (Нет источника тока)
Неоднородный участок цепи – участок, на котором действуют
и кулоновские силы, и сторонние силы. (Есть источник тока)
Источник тока – устройство, в котором совершается работа по разделению электрических зарядов к соответствующим полюсам источника тока («+» работу совершают сторонние силы;
«-» работу совершают кулоновские силы). «+» работу кулон. силы совер. во внеш. части цепи.
Сторонние силы – силы неэлектрической природы, разделяющие заряды внутри источника тока.
Электродвижущая сила источника тока (ЭДС, ξ, B) – СФВ, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного «+» точечного заряда от одного полюса источника до другого. ξ=Аст/q0
Разность потенциалов (φ1-φ2, B) – СФВ, численно равная работе кулоновских сил по перемещению единичного «+» точечного заряда на данном участке цепи. φ1-φ2=Акл/q0
Напряжение (U, B) – СФВ, численно равная работе и кулоновских и сторонних сил по перемещению единичного «+» точечного заряда вдоль данной цепи. U=(Акл+Аст)/q0 U=ξ+ (φ1-φ2)
I 2 1 U
Закон Ома для однородного участка цепи: Сила тока на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка. I=U/R
Вольт - Амперная характеристика цепи (ВАХ) – графическая зависимость силы тока от напряжения цепи. R1>R2
Сопротивление – СФВ, характеризующая способность проводника влиять на величину тока.
Электрическое сопротивление зависит от материала проводника, его геометрических размеров и формы, и от температуры.
- удельное сопротивление проводника – СФВ, численно равная сопротивлению
проводника единичной длины и единичной S сечения для данного материала.
α – температурный коэффициент сопротивления проводника, численно равный относительному изменению сопротивления при нагревании проводника на 1°. [R]=[Ом] ; [ρ]=[Ом·м] ; [α]=[1/K]
R обыч. сверх. T
Сверхпроводимость – падение электрического сопротивления до 0 для некоторых металлов при низких температурах.
Параллельное соединение проводников.
Последовательное соединение проводников.
Работа электрического поля – работа кулоновских сил по перемещению электрических зарядов.
Мощность тока – работа тока в проводнике за единицу времени.
Закон Джоуля-Ленца: Если проводник не перемещать в магнитном поле и с ним не происходят химические превращения вся работа тока идет на нагрев проводника при этом количество теплоты, выделяемое в проводнике ~ I2·R·t . Q=I2·R·t=I·U·t
Замкнутая электрическая цепь – цепь, в которой есть внутренний и внешний участки.
- внешний участок
- внутренний участок
Закон Ома для замкнутой цепи: Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению этой цепи.
Внешнее напряжение замкнутой цепи – напряжение, которое снимается с зажимов ист. тока и которое создается на внешнем участке цепи. Uвнеш=I·Rвнеш
Внутреннее напряжение – напряжение, внутри источника тока. Uвнутр=I·rвнутр
Ток короткого замыкания – ток, проходящий по замкнутой цепи, в которой внешнее сопротивление равно 0. Iкз=ξ/r
В разомкнутой цепи внешнее сопротивление =∞: Pвнеш=∞; ξ=Uвнеш
КПД источника тока:
Электрический ток в различных средах.
Проводники II рода – электролиты.
Электролиз – процесс выделения составных частей химического соединения на электродах в результате прохождения электрического тока через электролиты.
Электролиз обладает ионной проводимостью.
Электролитическая диссоциация – распад молекул на «+» или «-» ионы под действием растворителя.
Закон Фарадея для электролиза: Масса выделившегося на электроде вещества прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит. m=k·q=k·I·t
k=m/q – электрохимический эквивалент вещества.
k – численно равен массе, отложившегося на электроде вещества при прохождении через электролит единичного заряда.
k=1/F·M/n F=96,5·103 Кл/моль – пост. Фарадея; M – молярная масса; n – валентность.
Электрический ток в газах
В нормальном состоянии газы являются диэлектриками, при ионизации газы ставятся проводниками.
Способы ионизации: нагревание, эл. поле, облучение излучением.
Электрический разряд – прохождение электрического тока через газ.
I самост. газ. разряд несам. газ. разряд U ВАХ
Несамостоятельный газовый разряд – разряд, который прекращается при удалении внешнего ионизатора.
Напряжение пробоя – напряжения, при котором разряд становится самостоятельным.
Самостоятельный газовый разряд – разряд, который продолжается после снятия внешнего ионизатора.
Газы обладают ионной и электронной проводимостью.
Электрический ток в вакууме.
Диод – двухэлектродная электровакуумная лампа.
I Iг Iнас U
Термоэлектронная эмиссия – вылет электронов с поверхности катода при его нагревании.
ВАХ диода
Диод регулирует и выпрямляет ток.
Ток насыщения достигается тогда, когда все вырванные за ед. времени ē попадают в единицу времени на анод.
