Студопедия

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)

Электрический ток. Сила тока, э.д.с., напряжение

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Лекция 16

Дополнительная

Основная

 

1. Грабовский Р.И. Курс физики / Р. И. Грабовский.– СПб.; Издательство «Лань», 2002.-608 с.

2. Пронин В.П. Краткий курс физики / В.П. Пронин. –Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2007 г. – 200 с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. М.: «Высшая школа». 2003 г. – 350с.

 

 

1 .Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. Учебное пособие/ С.-Петербург: Издательство «Лань», 2009г. 500экз.

2 .Рогачев Н.М. Курс физики. Учебное пособие// С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010г.- 448с. 1000 экз.

3 .Трофимова Т.И. Физика в таблицах.. М.: «Высшая школа». 2008г

 

Под электрическим током понимают упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Ток проводимости – это направленное движение зарядов в проводящих телах: электроны в металлах, электроны и дырки в полупроводниках, ионы в электролитах, ионы и электроны в газах. Конвекционный ток – это движение заряженных тел и поток электронов или других частиц в вакууме. За направление тока принято, условно, направление движения положительных зарядов. Траектории направленного движения, которых, назовем линиями тока. Касательные, проведенные к линиям тока, указывают направление скорости движения зарядов. Физическая величина, определяемая силой тока, называется плотностью тока (i). Это вектор, совпадающий по направлению с вектором скорости и численно равный заряду, проходящему через единичную площадку, за единицу времени. Вектор перпендикулярен площадке. Рассмотрим участок проводника в виде прямоугольного параллепипеда (рис. 55).

Плотность тока в различных точках, имеет одинаковое значение. Ребро численно равно скорости зарядов. Все заряды, находящиеся в данном объеме, за единицу времени проходят через площадку S=1, тогда плотность тока:

, где N – число зарядов, или

 

Рисунок 55 , где - концентрация зарядов.

 

Объем , тогда в векторной форме

 

Вектор плотности тока направлен по касательной к линиям тока.

Основной характеристикой электрического тока является сила тока. Это скалярная величина. Она равна заряду, переносимому носителями через заданную поверхность S (например, через поперечное сечение проводника) в единицу времени. Если за время переносится заряд , то сила тока равна:

Единица измерения в системе СИ:.

Если ток через данную поверхность S распределен равномерно, то плотность тока Единица измерения плотности тока в системе СИ , ампер на квадратный метр.

Если в проводнике постоянного сечения S содержится n электронов, которые перемещаются при средней скорости , тогда сила тока будет равна:

, где q – заряд электрона.

 

Ток, не изменяющийся со временем, называется постоянным, в противном случае ток называется переменным.

Природа носителей в металлах была выяснена опытами Мандельштама и Папалекси (1913 г.) Стюарта и Толмена (1916 г.), с торможением вращающейся катушки.

Для образования в проводнике электрического тока, необходимо создать внутри его электрическое поле, и поддерживать его действие, т. е. необходимо на его концах поддерживать разность потенциалов. Если потенциалы на концах проводника станут одинаковыми, тогда исчезнет электрическое поле внутри проводника и ток прекратится. Для поддержания постоянного тока необходимо иметь устройство, внутри которого происходит разделение разноименных зарядов и перенос их к концам проводника. Такое устройство называется генератором, или источником тока.

Рассмотрим замкнутую цепь (рис.56). По цепи движется положительный заряд. Сопротивление проводников примем за нуль, т. е. потенциалы точек (1 и 2) и (3 и 4) одинаковы. Т. е напряженность Е равна нулю. В проводнике R разность потенциалов равна нулю. Следовательно, на заряд действует сила со стороны электрического поля. На участке 4-1 положительный

Рисунок 56 заряд перемещается от меньшего потенциала к большему.

Такое перемещение против сил электрического поля, осуществляется под действием, так называемых сторонних сил. Эти силы неэлектрического происхождения. Природа их разнообразна. Например, в генераторе они возникают за счет энергии магнитного поля и механической энергии вращения якоря; в аккумуляторе – за счет энергии химических реакций и т. д.Сторонние силы совершают работу А. Эта работа равна сумме работ А1, совершаемой против сил электрического поля, внутри источника тока и , совершаемой против сил сопротивления среды источника тока.

, где, тогда

«Величина, равная работе сторонних сил, отнесенная к единице положительного заряда, при перемещении его по цепи, называется электродвижущей силой (Э. Д. С.)».

или

Если полюса источника тока разомкнуты, тогда и

В этом случае сторонняя сила не перемещает зарядов, а только поддерживает установившееся (на полюсах) разделение зарядов. И Э. Д. С. равна разности потенциалов на полюсах при разомкнутой внешней цепи. Разность потенциалов на полюсах источника тока, замкнутого внешней электрической цепью, называется напряжением источника тока, напряжение меньше Э. Д. С. на величину . Э. Д. С. и напряжение в системе СИ, измеряются в вольтах.

На любом участке цепи существует разность потенциалов, т. е. падение напряжения (напряжение). Падение напряжения это есть произведение силы I тока на сопротивление R данного участка цепи (I·R).

Рассмотрим отрезок проводника длиной l (рис.57). Для того, чтобы в проводнике шел постоянный ток I, необходимо поддерживать постоянную разность потенциалов на концах проводника,- напряжение.

Рисунок 57 При изменении напряжения U меняется и ток I, текущий в

проводнике. В 1826 г. Ом экспериментально установил прямую пропорциональность между этими величинами.

или , где

к - коэффициент пропорциональности, называемый электропроводимостью, или проводимостью проводника.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Электрическая емкость. Энергия электрического поля | Сопротивление проводников
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 441; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.016 сек.