Семестр

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС иполное сопротивление цепиR + r. Эта связь может быть установлена теоретически, если использовать закон сохранения энергии и закон Джоуля-Ленца(11.8).

Закон Ома для полной цепи.

Рассмотрим простейшую полную (т. е. замкнутую) цепь, состоящую из источника тока (гальванического эле­мента, аккумулятора или генератора) и резистора сопро­тивлением R (рис. 11.5). Источник тока имеет ЭДС ε и со­противление r. Сопротивление источника часто называют внутренним сопротивлением – в отличие от внешнего сопротивления R цепи. В генераторе r – это сопротивле­ние обмоток, а в гальваническом элементе – сопротивле­ние раствора электролита и электродов.

Пусть за время ∆t через поперечное сечение проводника проходит электри­ческий заряд ∆q. Тогда работу сторон­них сил при перемещении заряда ∆q можно записать так: А_ст = ε ∆q. Со­гласно определению силы тока (11.1) ∆q = I ∆t. Поэтому:

А_ст = ε I ∆t. (11.10)

При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, сопротивления которых равны r и R, выделяется некоторое количество теплоты. По закону Джоуля-Ленца оно равно:

. (11.11)

По закону сохранения и превращения энергии А _ст = Q, откуда получаем:

ε I ∆t = или ε = IR + Ir. (11.12)

Закон Ома для полной цепи записывается в виде:

I =ε/(R+r). (11.13)

Сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС источника тока к полному сопротивлению цепи.

Если полюсы источника замкнуть замкнуть проводником, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R << r), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

I_кз =ε/r. (11.14)

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

В ряде случаев для предотвращения опасных значений силы тока короткого замыкания к источнику последовательно подсоединяется некоторое внешнее сопротивление. Тогда сопротивление r равно сумме внутреннего сопротивления источника и внешнего сопротивления, и при коротком замыкании сила тока не окажется чрезмерно большой.

Если внешняя цепь разомкнута, то вольтметр, подключенный к полюсам источника тока, показывает величину ЭДС источника.

Тема 12. (4часа)

Магнитное поле. Действие магнитного поля. Сила Ампера. Магнитное поле тока. Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы. Сила Лоренца.

Дата добавления: 2014-01-04