uzluga.ru
добавить свой файл
1


Раздел 3. Электродинамика Тема 3.2. Постоянный электрический ток


Основные понятия

  • Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов

  • Проводники – это вещества, в которых возможно возникновение электрического тока

  • Диэлектрики – это вещества, в которых невозможно возникновение электрического тока



Постоянный электрический ток и сила тока

  • Силой тока называется скалярная физическая величина, которая равна количеству электрических зарядов, переносимых током через сечение проводника за единицу времени

  • Постоянным называется электрический ток, сила которого сохраняется в течение времени



Средняя плотность, скорость и время установления тока

  • Вектор плотности тока – это векторная физическая величина, которая определяет ток, приходящийся на единицу площади поперечного сечения проводника

  • Количество свободных электронов n практически постоянно в металлах и не зависит от температуры (но не в электролитах и полупроводниках)

  • Скорость электронов имеет значение порядка 10-4 м/с при наибольших допустимых плотностях токов

  • Электрический ток устанавливается практически мгновенно во всем проводнике



Необходимые условия возникновения и поддержания постоянного электрического тока

  • На заряженные частицы должны воздействовать силы, обеспечивающие их упорядоченное движение в течение конечного промежутка времени

  • Кулоновские силы электростатического взаимодействия не могут стать причиной возникновения постоянного электрического тока

  • Напряженность электрического поля в проводнике должна быть отлична от нуля и не должна меняться с течением времени

  • Цепь постоянного тока проводимости должна быть замкнута

  • На заряженные частицы должны действовать неэлектростатические силы, которые могут быть созданы источниками постоянного тока

  • Благодаря этим силам заряженные частицы движутся в проводниках в сторону, противоположную действию ЭСП

  • На концах цепи поддерживается разность потенциалов



Стороннее электрическое поле

  • Сторонним электрическим полем называется неэлектростатическое поле, в котором движутся свободные электрические заряды в условиях, когда действуют сторонние силы

  • Стороннее электрическое поле обладает напряженностью, равной



Электродвижущая сила и напряжение

  • Внутри проводника, по которому протекает ПЭТ, напряженность электрического поля равна сумме напряженности ЭСП и напряженности статического поля

  • Работа по перемещению заряда из точки 1 в точку 2 есть работа кулоновских и сторонних сил

  • Электродвижущая сила, это работа, которую совершают внешние силы по перемещению заряда из точки 1 в точку 2

  • Напряжением называется величина равная полной работе кулоновских сил и ЭДС



Сопротивление

  • Электрическим сопротивлением (сопротивлением) участка цепи – это одна из характеристик электрических свойств данного участка цепи, влияющая на упорядоченное движение свободных зарядов

  • Сопротивление зависит от материала проводника, температуры, геометрической формы и размеров

  • Удельное сопротивление – это сопротивление проводника, изготовленного из определенного материала, имеющего единичную длину и площадь сечения

  • Величина, обратная удельному сопротивлению называется удельной проводимостью



Закон Ома

Напряжение (падение напряжения) на участке цепи равно произведению силы тока на сопротивление на этом участке цепи

Зависимость сопротивления от температуры

  • Удельное сопротивление проводника зависит от его температуры и характеризуется температурным коэффициентом сопротивления

  • Сверхпроводимость – явление, которое обнаруживается у некоторых металлов и сплавов, заключающееся в том, что при низких температурах удельное сопротивление становится исчезающе малым



Разветвление токов

  • Электрическая цепь – это совокупность источников электрического тока и проводников

  • Расчет разветвленной цепи – это поиск значений силы токов в каждом участке цепи по заданным параметрам

  • Первое правило Кирхгофа – алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле равна нулю

  • Второе правило Кирхгофа – в любом замкнутом контуре сумма произведений сил тока на сопротивления участков контура равна сумме ЭДС контуров



Соединения проводников

Последовательное

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

  • Кулоновские и сторонние силы совершают работу по перемещению зарядов в проводнике. При этом все энергия преобразуется в данную работу

  • Мощность тока – это работа тока, совершаемая за единицу времени

  • Закон Джоуля-Ленца: Количество теплоты, которое выделяется током в проводнике прямо пропорционально силе тока, времени его прохождения по проводнику и падению напряжения на нем