Постоянный электрический ток (лекция 4)

1.

ЛЕКЦИЯ 4. Постоянный
электрический ток.
Вопросы:
1. Закон Ома для однородного участка цепи
2. Закон Ома для неоднородного участка цепи
3. Соединение резисторов
4. Закон Джоуля-Ленца
5. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
Литература:
Трофимова Т.И. Курс физики, с.179-183

2.

Для возникновения и существования электрического
тока необходимо выполнение двух условий :
1.Наличие свободных носителей зарядов;
2. Наличие внешнего электрического поля.

3.

Для количественного
вводится - СИЛА ТОКА
описания
электрического
тока
СИЛА ТОКА - скалярная физическая величина, равная
количеству электрического заряда, переносимому за
единицу
времени
через
поперечное
сечение
проводника S.
Ток, сила и направление которого не изменяются со временем,
называется постоянным.
ПЛОТНОСТЬ ТОКА векторная физическая величина,
численно равная силе тока, проходящего через единицу
площади, перпендикулярной к току.

4.

Для того чтобы через рассматриваемый участок проводника
проходил ток I, необходимо поддерживать постоянную
разность потенциалов между рассматриваемыми точками
проводника, а для этого его необходимо подключить к
источнику тока.
Источник тока производит работу по перемещению
электрических зарядов вдоль всей цепи.
Эта работа совершается за счёт СТОРОННИХ СИЛ – сил
неэлектрического происхождения, действующих на заряды
со стороны источника тока.

5.

Природа сторонних сил может быть различной:
1) химические реакции – в гальванических элементах (батарейках),
аккумуляторах;
2) электромагнитной – в генераторах. При этом генераторы могут
использовать механическую энергию – ГЭС, ядерную – АЭС,
тепловую – ТЭС, ветровую – ВЭС, т.д.
3) использование фотоэффекта – фотоЭДС в калькуляторах и солнечных
батареях;
4) пьезоэффект – пьезоЭДС, например, в пьезозажигалках;
5) контактная разность потенциалов – термоЭДС в термопарах и т.д.

6.

Под действием поля сторонних сил электрические заряды
движутся внутри источника тока против сил электростатического
поля, за счёт чего на клеммах источника тока поддерживается
разность потенциалов и в цепи течёт ток.
Источник тока характеризуется электродвижущей силой – Э. Д. С.
ЭДС определяется работой выполняемой сторонними силами
по перемещению единичного положительного заряда вдоль
замкнутой цепи.

7.

Разность потенциалов определяется работой выполняемой
кулоновскими силами по перемещению единичного
положительного заряда вдоль замкнутой цепи.
НАПРЯЖЕНИЕ
определяется
работой,
совершаемой
суммарным полем электростатических (кулоновских) и
сторонних сил при перемещении единичного положительного
заряда на данном участке цепи

8.

Вопрос 1. Закон Ома для однородного участка цепи
Однородным называется участок не содержащий ЭДС.
Сила тока на однородном участке цепи прямо
пропорциональна
напряжению
и
обратно
пропорциональна сопротивлению цепи
R – сопротивление проводника, [R] = [Ом].
1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течёт ток 1 А.
Сопротивление R проводника зависит от его размеров, формы, материала проводника.
где ρ - удельное сопротивление проводника сопротивление единицы длины проводника
(серебро – 0,6·10¯⁹ Ом·м; медь – 17·10¯⁹ Ом·м;
алюминий – 29·10¯⁹ Ом·м; железо -87·10¯⁹ Ом·м)
l – длина проводника;
S - площадь поперечного сечения проводника.
γ - удельное электрическая проводимость проводника [Cм] -сименс

9.

Вопрос 2. Закон Ома для неоднородного участка цепи
НЕОДНОРОДНЫМ называется участок цепи, содержащий ЭДС.
Закон Ома для замкнутой цепи (для полной цепи).
где R - сопротивление внешней цепи,
r - сопротивление источника ЭДС.

10.

11.

Вопрос 3. Соединение резисторов
Резистор – прибор с постоянным сопротивлением.

12.

Последовательным соединением сопротивлений называется такое
соединение, при котором конец первого сопротивления соединяется с
началом второго, конец второго - с началом третьего и т. д.
Параллельное соединение резисторов

13.

14.

15.

Т.к. заряд переносится в проводнике под действием электростатического поля, то его
работа тока равна
МОЩНОСТЬ ТОКА (Р) - работа, совершаемая в единицу времени (Вт)- ватт