Тема№9. Законы постоянного тока.

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов и ионов).

За направление тока условно принято направление

движения положительных зарядов, т.е. от « + » к « - ».

Условия, необходимые для существования электрического тока:

- Наличие свободных заряженных частиц;

- Наличие электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой в определённом направлении;

- Наличие замкнутой электрической цепи.

Действия тока:

Тепловое: проводник по которому течет ток нагревается.

Химическое: электрический ток может изменять химический состав проводника (электролита).

Магнитное: ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Закон Ома для участка цепи.

В 1826 году немецкий физик Георг Ом экспериментально установил, что I ~ U; I ~

I I

U = const

R = const

U R

Закон Ома для участка цепи: сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

I =

Электродвижущая сила.

Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.

С торонние силы - любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключение сил, электростатического происхождения (т.е. кулоновских).

ЭДС – электродвижущая сила – физическая величина, определяемая работой , совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда от «+» полюса к «-» полюсу внутри источника тока. Является энергетической характеристикой источника тока. =В

Закон Ома для полной цепи.

С ила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи: I =

где: – ЭДС источника тока

R – внешнее сопротивление цепи

r - внутреннее сопротивление цепи

А_ст = It А_ст = Q ε = IR + Ir = U_внеш.+ U_ист. η_ист. =

ЭДС равно сумме падения напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи.

Частный случай - короткое замыкание, когда R = 0 , I_к.з. =

Основные характеристики электрического тока.

	I	U	R
Название физической величины	Сила тока – основная количественная характеристика электрического тока	Электрическое напряжение	Электрическое сопро- тивление – основная электрическая характе- ристика проводника
Определение	физическая величина, численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени.	физическая вели- чина, численно равная работе электрического поля по переме- щению единично- го заряда вдоль проводника	Характеристика проводни- ка, показывающая его способность противо- действовать прохождению эл. тока по проводнику за счёт особенностей молеку- лярного строения и его геометр. параметров
Формула для нахождения	I = q I = = q0nS I – сила тока q – эл.заряд t – время q0 – заряд свободной заряженной частицы n – концентрация носителей заряда  - ср. скорость упорядо- ченного движения зарядов вдоль проводника S – площадь поперечного сечения проводника	U = U - эл.напряжение A - работа q - эл.заряд	R = R – эл.сопротивление l – длина проводника S – площадь поперечного сечения проводника  - удельное сопротивле- ние материала, из которого изготовлен проводник.
Единицы измерения	 I  = А (Ампер) А = =	 U  = В (Вольт) В = = А·Ом	 R  = Ом (Ом) Ом =
Прибор для измерения и его подключение	А мперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить	В ольтметр включается в цепь параллельно тому участку цепи, где измеряют напряжение	О мметр Включается при разомкнутой эл. цепи вместе с сопротивлением, которое измеряют

Виды соединений источников тока:

последовательное

параллельное

К аждый полюс промежуточного источника соединяется с одним полюсом предыдущего или последующих источников. ЭДС батареи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных источников. Знак определяется произвольно выбранным положит. направлением обхода контура (см. рис. – по часовой стрелке). Если при обходе переходим от «-» полюса к «+», то >0. Например, на приведенном рис.:  = 1 - 2 - 3 Внут. сопротивление батареи r = r1 + r2 + ... + rn Частный случай – одинаковые источники ( 1= 2= …= n и r1 = r2 =… =rn) соединены разноимёнными  полюсами. I =

Одни полюса источников (не обязательно одноименные) соединяются в один узел, остальные - в другой. Внутри источников даже при отключенной батареи протекают токи. Расчет ЭДС производится по законам электротехники. Рассмотрим частный случай - одинаковые источники соединены одинаковыми  полюсами. (В отсутствии нагрузки токов в батарее нет.) общ. =  rобщ. = I =