Электрический ток

ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

по теме 3.1 «Электрическое поле»

1. Какие электрические заряды существуют?

2. Какойособый вид материи, который существует не зависимо от нашего сознания, образуется вблизи наэлектризованных тел и действует на электрические заряды?

3. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.

4. Сформулируйте закон Кулона.

5. Как записывается закон Кулона?

6. Как вычисляется напряженность электрического поля вблизи точечного электрического заряда?

7. Перечислите свойства электрического поля.

8. Что называют напряженностью электрического поля?

9. Нарисуйте силовые линии электрического поля.

10. Чему равен потенциал поля в точке?

11. Чему равна работа электрического поля?

12. Какой прибор называют конденсатором?

13. Как обозначается конденсатор?

14. Как определяется электроемкость конденсатора?

Если изолированный проводник поместить в электрическое поле , то на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила . В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, не скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника равно нулю.

Однако в проводниках может при определенных условиях возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 3.2.1) за интервал времени Δt, к этому интервалу времени:

I = , где

I – сила тока, А (Ампер);

∆ q – величина заряда, Кл;

∆ t – время протекания заряда, с.

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А).

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.

Рисунок 3.2.1 - Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и ток I. S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле.

Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Электрическое поле в разных точках такой цепи неизменно во времени. Следовательно, электрическое поле в цепи постоянного тока имеет характер замороженного электростатического поля. Но при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории работа электрических сил равна нулю. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Источник тока в электрической цепи играет ту же роль, что и насос, который необходим для перекачки жидкости в замкнутой гидравлической системе. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

Физическая величина, равная отношению работы A_ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному, к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС - ε):

.

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

Дата добавления: 2014-11-07