Работа постоянного тока

Порядок расчета сложной цепи постоянного тока.

Правила Кирхгофа.

Для расчета разветвленных цепей, содержащих неоднородные участки, используют правила Кирхгофа. Расчет сложных цепей состоит в отыскании токов в различных участках цепей.

Узел - точка разветвленной цепи, в которой сходится более двух проводников.

1 правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю;

где n - число проводников, сходящихся в узле, I_i - сила тока в проводнике.

токи, входящие в узел считают положительными, токи, отходящие из узла - отрицательными.

2 правило Кирхгофа: в любом произвольно выбранном замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма произведений сил токов и сопротивлений каждого из участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС в контуре.

Чтобы учесть знаки сил токов и ЭДС выбирается определенное направление обхода контура(по часовой стрелке или против нее). Положительными считают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, отрицательными считают токи противоположного направления. ЭДС источников электрической энергии считают положительными если они создают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, в противном случае - отрицательными.

1. Произвольно выбирают направление токов во всех участках цепи.

2. Первое правило Кирхгофа записывают для (m-1) узла, где m - число узлов в цепи.

3. Выбирают произвольные замкнутые контуры, и после выбора направления обхода записывают второе правило Кирхгофа.

4. Система из составленных уравнений должна быть разрешимой: число уравнений должно соответствовать количеству неизвестных.

Работа тока - это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника;

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.

Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

По закону сохранения энергии:

работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия
равна работе тока.

В системе СИ:

ЗАКОН ДЖОУЛЯ -ЛЕНЦА

При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.

В системе СИ:

[Q] = 1 Дж

МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

- отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

В системе СИ:

Раздел IV. Магнитное поле.

Лекция 16. Магнитное поле и его характеристики.

Магнитным полем называется материя особого рода, важнейшее свойство которой заключается в том, что на движущийся заряд и на магнитную стрелку, внесенные в поле, действует сила. Магнитное поле создают постоянные магниты и движущиеся заряды, т. е. токи. Изучение магнитного поля тока началось с 1820 года, когда датский физик Эрстед впервые обнаружил ориентирующее действие на магнитную стрелку (рис. 1) со стороны поля, которая поворачивается перпендикулярно проводнику при включении тока в нем.

Рис 3.1

Магнитное поле так же действует на проводник с током: два проводника с параллельными токами, текущими в одном направлении, притягиваются друг к другу, с противоположно направленными токами – отталкиваются (рис. 2).

Рис. 3.2

Исследование магнитного поля производится с помощью рамки с током. Если рамку с током внести в магнитное поле, то она поворачивается, ориентируется.

Если в одну и ту же точку поля вносить различные рамки с током, то обнаружится, что механический вращающий момент, действующий на рамку с током, пропорционален произведению силы тока в ней на площадь рамки.

М ~ I × S

Поэтому контур с током принято характеризовать вектором магнитного момента.

(1)

Измеряется магнитный момент в А*м².

[ ]=А× м²

Рис. 3

Направление вектора магнитного момента совпадает с направлением нормали к контуру и связано с направлением тока в последнем правилом правого винта (рис. 3).

Рассмотрим поведение рамки с током в магнитном поле прямого тока (рис. 3.4, 3.5).

Рис. 4 Рис. 5

Вращающий момент, действующий на контур с током, максимален, когда магнитный момент в контуре направлен перпендикулярно силовым линиям поля (рис. 4), в результате чего контур поворачивается и занимает положение устойчивого равновесия (рис. 5), в котором М = 0.

Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции.

Индукцией магнитного поля называется векторная величина, численно равная максимальному вращающему моменту, действующему на рамку с единичным магнитным моментом, расположенную в данной точке поля, и совпадающая по направлению с магнитным моментом рамки, когда последняя занимает в магнитном поле положение устойчивого равновесия

(2)

Единицей измерения магнитной индукции в системе Си является 1 тесла (Тл)

В электростатике вводится величина, не зависящая от диэлектрика, по аналогии в магнитном поле вводится напряженность магнитного поля, не зависящая от магнетика.

,

где μ – магнитная проницаемость среды; μ₀ – магнитная проницаемость вакуума.
^

Дата добавления: 2014-01-11