Силы, ЭДС и напряжение
План лекции 4.1. Постоянный электрический ток. Сила тока, плотность тока, сторонние силы, ЭДС и напряжение. 4.2. Закон Ома для однородного участка цепи. 4.3. Работа и мощность тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Постоянный электрический ток. Сила Тока, плотность тока, сторонние силы, ЭДС и напряжение Электрическим током называется любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Для возникновения и существования электрического тока необходимо: 1) наличие свободных носителей тока - заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно; 2) наличие электрического поля, энергия которого (каким-то образом восполняясь), расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направленное движение положительных зарядов. Количественной мерой электрического тока является сила тока J, скалярная величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени
Ток, сила, и направление которого не меняется со временем, называется постоянным. Для него Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока:
где j – плотность тока. Плотность тока - векторная величина, ориентированная по направлению тока, и измеряемая в А/м2. Сила тока сквозь произвольную поверхность S определяется, как поток вектора
где Если в проводнике средняя скорость упорядоченного движения зарядов <
Если в цепи на носители тока действуют силы только электростатического происхождения, то происходит перемещение носителей от точек с большим потенциалом к точкам с меньшим потенциалом. Это приводит к выравниванию потенциала во всех точках цепи и к исчезновению электрического поля. Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил не электростатического происхождения. Такие устройства называются источниками тока. Силы не электростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними. Природа сторонних сил может быть разной. Например, в гальванических элементах они возникают за счет энергии химической реакции между электродами и электролитом. В генераторе - за счет механической энергии вращения ротора генератора и т.п. Под действием создаваемого поля сторонних сил заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему на концах цепи поддерживается разность потенциалов, и в цепи течет электрический ток. Работу сторонних сил по перемещению зарядов характеризуют величиной, называемой электродвижущей силой (ЭДС)
При Qo = 1 Стороннюю силу, действующую на заряд Qo можно выразить как
где
или поделив на Qo согласно (1.2) и (2.6) получим
то есть ЭДС, действующая в замкнутой цепи, равна циркуляции вектора напряженности поля сторонних сил. Соответственно для участка цепи "1÷2" ЭДС равна
На заряд Qo в электрической цепи действуют и сторонние и электростатические силы
Напряжением U на участке "1÷2" называется величина, определяемая работой совершаемой суммарным полем электростатических и сторонних сил при перемещении положительного единичного заряда
Понятие напряжение является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов, если на этом участке не действует ЭДС, то есть отсутствуют сторонние силы.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (511)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |