Методическая разработка Электродинамика (стр. 17 )

Итак:

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов или частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Действия тока: тепловое, магнитное, химическое.

Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.

, где

∆q – переносимый через поперечное сечение проводника заряд

∆t – промежуток времени

I – сила тока, скаляр [ 1A = 1 Кл / с]

Сила тока может быть как положительной, так и отрицательной величиной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений вдоль проводника принять за положительное. I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника.

I =

, где

е – модуль заряда электрона

n – концентрация частиц

УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЭЛ. ТОКА.

1.  Необходимо наличие свободно заряженных частиц

2.  Необходима сила, действующая на частицы со стороны электрического поля в определенном направлении.

Если разность потенциалов =0, то поля нет.

Если разность потенциалов не изменилась, то ток будет считаться постоянным.

И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

А = ∆qU ; A = IU∆t = I2R∆t =

ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ.

СОПРОТИВЛЕНИЕ

1  Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определенная зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника; эту зависимость выражает т. н. вольт – амперная характеристика проводника

1  Зависимость силы тока от напряжения носит название закон Ома.

Согласно закону Ома, для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

1  Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление.

Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров.

, где

S – площадь поперечного сечения (м2, мм2 )

l – длина проводника (м)

ρ - уд. сопротивление проводника

Удельное сопротивление численно равно сопротивлению проводника, имеющего форму куба с ребром 1 м, если ток направлен вдоль нормали к двум противоположным граням куба.

Величина G=1/R называется электрической проводимостью проводника.

Величина обратная удельному сопротивлению называется удельной электрической проводимостью вещества проводника:

y=1/p

Единица удельной электрической проводимости – сименс на метр (См/м).

I-величина тока называется силой тока, сила тока показывает, сколько электричества проходит за одну секунду через поперечное сечение проводника.

Закон Ома в дифференциальной форме – это закон связывает плотность тока в любой точке внутри проводника с напряженностью электрического поля в той же точке.

j=yE

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Для измерения силы тока в проводнике амперметр включают последовательно с этим проводником.

Для того, чтобы измерить напряжение на участке цепи с сопротивлением R, к нему параллельно подключают вольтметр.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ.

Последовательное	Параллельное
1. Сила тока	1. I = I1 + I2
I = I1 = I2	2. U = U1 = U2
2. Напряжение	;
; U1 = IR1
;
U2 = IR2
	3.
U =U1 + U2
3. Сопротивление
R = R1 + R2	Если R1 =R2=R3=…=Rn, где n – число элемента

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА

Одно лишь электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в цепи.

Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (т. е. кулоновских), называют сторонними силами.

Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительно заряженного электрода к отрицательному).

ЭДС в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении зарядов вдоль контура к заряду: ℰ =[Вт]

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ

R – внешнее сопротивление цепи

r- внутреннее сопротивление цепи (сопротивление источника тока)

Rоб = R + r ; Е= => Aст = Е*q

=> ; Aст = EIt

; A = Q

EIt = I2Rt + I2rt; E = ;

I =E/R+r

.

Произведение силы тока на сопротивление иногда называется падением напряжения.

Шунтирование проборов.

Сила тока в цепи измеряется амперметром. Сопротивление амперметра мало, так как он включается в цепь последовательно и не должен существенно повлиять на значение силы тока в цепи.

Если сила тока I в цепи больше, чем максимальное значение сила тока, которую может измерить амперметр Iamax, то к амперметру параллельно подключают шунт, так что часть тока Iш начинает течь через шунт. Для существенного увеличения диапазона измерения необходимо, чтобы сопротивления шунта было меньше сопротивления амперметра.

I = IAmax +Iш.

Напряжение на различных участках цепи измеряется вольтметром, который подключается параллельно. Показания вольтметра определяются падением напряжения на сопротивление вольтметра Uv=IvRv и равны падению напряжения на сопротивлении R.

Если измеряемое напряжение больше, чем максимальное напряжение, которое может измерить данный вольтметр (U>Uvmax), то к вольтметру последовательно подключают добавочное сопротивление Rдоб. Тогда U= Uvmax + Uдоб. Токи, текущие через вольтметр и добавочное сопротивление, одинаковы ( последовательное соединение ).

Последовательное и параллельное соединение источников тока.

При последовательном соединении нескольких источников тока полная эдс батареи равна алгебраической сумме эдс всех источников, а суммарное сопротивление равно сумме сопротивлений, т. е.

Правила Кирхгофа.

Первое правило Кирхгофа. Точка соединения нескольких проводников называется узлом.

Алгебраическая сумма в узле равна нулю.

Токи, текущие по узлу, будем считать положительным, от узла отрицательными.

Тогда для узла, первое правило Кирхгофа запишется в виде:

I+I-I-I=0.

Второе правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма радений напряжений на замкнутом контуре разветвленной цеп и равна алгебраической сумме эдс:

Запишем второе правило Кирхгофа для контура. Если направления токов выбраны неверно, то значения сил токов получается отрицательными, и, следовательно, они текут в направлении, противоположном выборному.

Выберем направление обхода контура против часовой стрелки. Тогда второе правило Кирхгофа запишется в виде

IR+IR=