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)

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Читайте также:
  1. I закон Кірхгофа.
  2. I начало ТД обобщает закон сохранения энергии для ТД процессов: количество теплоты, сообщаемое системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение системой работы.
  3. I. Понятие законности. Соотношение законности, права и власти.
  4. II закон Кірхгофа.
  5. II. Законное (необходимое) представительство.
  6. II. Принципы, требования и гарантии законности.
  7. II.4. Закон преломления.
  8. U Законодательные акты, регулирующие охрану труда.
  9. X Ответственность за нарушения законодательства об охране труда.
  10. Аккумулирующая способность участка газопровода
  11. Анализ участка с имеющейся застройкой
  12. Антимонопольное законодательство и антимонопольная политика

Электродвижущая сила.

Если в проводнике создать электрическое поле и не принять мер для его поддержания, то перемещение носителей тока очень быстро приведет к тому, что поле внутри проводника исчезнет и ток прекратится. Для того чтобы поддержать ток длительное время, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом j2 непрерывно отводить приносимые сюда током положительные заряды и переносить их к концу с большим потенциалом (рис. 56.1).

Электрическое по-ле, созданное в проводнике, такой перенос зарядов осуществить не может. Для того чтобы существовал постоянный ток, необходимо действие каких-то иных сил (не кулоновских), перемещающих заряды против электрических сил и поддерживающих постоянство электрических полей. Это могут быть магнитные силы, можно разделять заряды за счет химических реакций, диффузии носителей заряда в неоднородной среде и т. д. Чтобы подчеркнуть отличие этих сил от сил кулоновского взаимодействия принято обозначать их термином сторонние силы. Устройства, в которых происходит перемещение свободных зарядов под действием сторонних сил, называют источниками тока. К ним относятся электромагнитные генераторы, термоэлектрические генераторы, солнечные батареи. Отдельную группу составляют химические источники тока: гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы.

Действие сторонних сил можно характеризовать, введя понятие напряженности поля сторонних сил: .

Работу сторонних сил по перемещению заряда q на учаcтке dl можно выразить следующим образом:

 

,

на всем протяжении участка длиной l:

 

. (56.1)

 

Величина, равная отношению работы сторонних сил по перемещению заряда к этому заряду, называется электродвижущей силой (ЭДС):

. (56.2)

 

В проводнике, по которому течет ток, напряженность электрического поля складывается из напряженности полей кулоновских сил и сторонних сил:

 

.

 

Тогда для плотности тока можем записать

 

 

Заменим векторы их проекциями на направление замкнутого контура и умножим обе части уравнения на dl:

 

 

Выполнив подстановку , , полученное уравнение приводим к виду

.

 

Полученное выражение проинтегрируем по длине электрической цепи:

. (56.3)

 

Интеграл в левой части уравнения представляет собой сопротивление R участка 1-2. В правой части уравнения значение первого интеграла численно равно работе кулоновских сил по перемещению единичного заряда из точки 1 в точку 2 - это разность потенциалов . Значение второго интеграла численно равно работе сторонних сил по перемещению единичного заряда из точки 2 в точку 1 - это электродвижущая сила . В соответствии с этим уравнение (56.3) приводим к виду



 

. (56.4)

 

Величина IR, равная произведению силы тока на сопротивление участка цепи, называется падением напряжения на участке цепи. Падение напряжения численно равно работе, совершаемой при перемещении единичного заряда сторонними силами и силами электрического поля (кулоновскими).

Участок цепи, содержащий ЭДС, называют неоднородным участ-ком. Силу тока на таком участке находим из формулы (56.4):

 

.

Учитывая, что источник тока может включаться в участок цепи двумя способами, заменим знак перед ЭДС на "±":

 

. (56.5)

 

Выражение (56.5) представляет собой закон Ома для неоднородного участка цепи. Знаки "+" или "-" учитывают, как влияют сторонние силы на протекание тока в указанном направлении: способствуют или препятствуют (рис. 56.2).

 
 

Если участок цепи не содержит ЭДС, т. е. является однородным, то из формулы (56.5) следует, что

 

,

 

т. е. получили закон Ома в интегральной форме.

Если цепь замкнута, то и - ЭДС источника тока с его внутренним сопротивлением r. Тогда из формулы (56.5) находим

 

. (56.6)

 

Полученное выражение называется законом Ома для замкнутой цепи.

Если сопротивление нагрузки отсутствует, т. е. , имеет место короткое замыкание. На основании формулы (56.5) сила тока короткого замыкания

. (56.7)

 

У гальванических элементов и аккумуляторов внутреннее сопротивление мало, поэтому сила тока короткого замыкания может оказаться настолько большой, что произойдет разрушение проводов и самого источника питания.

Из формулы (56.5) следует

 

, (56.8)

 

где IR - падение напряжения на внешнем участке цепи, Ir - падение напряжения на внутреннем участке цепи.

Следовательно, ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Закон Ома для неоднородного участка цепи

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 2351; Нарушение авторских прав?;


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



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.80.10.56
Генерация страницы за: 0.014 сек.