КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Закон Ома для неоднородного участка цепи
На неоднородном участке цепи плотность тока пропорциональна сумме напряженностей электростатического поля и поля сторонних сил, т.е. . (19) Рассмотрим цилиндрический проводник длиной l с площадью поперечного сечения S. Умножим обе части равенства (19) на перемещение dl вдоль оси проводника и проинтегрируем получившееся соотношение по длине проводника от 0 до l: что дает j× l = (+ ). (20) Заменив j на I/S, а на , из (20) получим I = + , откуда следует закон Ома для неоднородного участка цепи I = (+ ) / R (21) где R = l / S - сопротивление участка цепи 12. Для замкнутой цепи формула (21) запишется в виде I = / R (22) где R- суммарное сопротивление всей цепи; - ЭДС источника. Пусть замкнутая цепь состоит из источника электрической энергии с ЭДС и внутренним сопротивлением r,а также внешней цепи потребителя, имеющей сопротивление R. Согласно (22) I = / (R + r). (23) Разность потенциалов на электродах источника, рис. 5, равна напряжению на внешнем участке цепи: U == IR = - Ir. (24)
В общем случае, напряжение на внешнем участке цепи, рис. 5, будет равно U = IR = R / (R + r). (25) В пределе, когда R 0 (источник тока замкнут накоротко), то в этом случае, в соответствии с (23), ток максимален I= I= / r, (26) а напряжение во внешней цепи равно нулю. В противоположном предельном случае, R, т.е. цепь разомкнута и ток отсутствует: I=lim[/ (R+r)]=0, а напряжение на зажимах источника максимально и равно его ЭДС: U= R / (R + r)= , т. к. limR / (R + r) = 1.(27) 5. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока. КПД источника Проводник нагревается, если по нему протекает электрический ток. Джоуль и Ленц установили, что количество выделившегося тепла Q = IRt, (28)
где I - ток, R – сопротивление проводника, t - время протекания тока. Легко доказать, что Q = IRt = UIt = U 2 t/R = qU, (29) где q = It - электрический заряд. Если ток изменяется со временем (т. е. в случае непостоянного тока), то Q = = ,(30) где i – мгновенное значение тока.
Нагревание проводника происходит за счет работы, совершаемой силами электрического поля над носителями заряда. Эта работа A = qU = UIt =IRt = Ut / R. (31) Работа А, энергия W, количество тепла Q в СИ измеряются в Дж. Так как мощность характеризует работу, совершаемую в единицу времени, т.е. Р = , то P = UI = IR = U/ R. (32) Мощность в СИ измеряется в ваттах: 1 Вт = 1 Дж / 1 с; откуда 1 Дж = 1 Втс; 3600 Дж = 1Вт час, 3,6 •10Дж = 1 кВт час. Формулы (31) и (32) позволяют рассчитать полезную работу и полезную мощность. Затраченная работа и мощность определяется по формулам A = q= It = I (R + r)t = t. (33) P= =I = I (R + r) = . (34) Отношение полезной работы (мощности) к затраченной характеризует КПД источника = = = . (35) Из (35) следует, что при R® 0 ,h® 0; при R® ¥, h®1. Но при R ток I 0 и поэтому А 0 и Р 0. Определим величину R, при котором выделится максимальная мощность. Легко показать, что это наступает при R = r, тогда PMAКС=IR ==, (36) КПД в этом случае будет 50%.
Дата добавления: 2014-10-23; Просмотров: 490; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |