6. Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Опір

7. Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Опір

Електричний струм – напрямлений рух вільних зарядів у провіднику під дією сил електричного поля. Умови існування електричного струму:

1. Наявність вільних зарядів (в металах – електрони; в електролітах – йони; в газах – електрони і йони)

2. Наявність напруги (різниці потенціалів, Δφ)

Дії струму:

1. Теплова

2. Хімічна

3. Магнітна

4. Механічна

Сила струму – найважливіший параметр струму. Сила струму дорівнює відношенню заряду, що пройшов через переріз провідника до часу його проходження.

За означенням I=Δq/Δt. [I]=1Кл/1с

I=Q/t=N*e/t=n*V*e/t=n*S*Δl*e/t=> I=enVS

1827 року Георг Ом, німецький фізик, вчений, експериментально вивів формулу, перший закон Ома.

Метою досліду було встановити залежність між силою струму та напругою.

Була встановлена вольт-амперна характеристика, скорочено ВАХ матеріалу чи пристрою. ВАХом називається залежність струму в матеріалі чи пристрої від прикладеної напруги.

Закон Ома для ділянки кола – сила електричного струму на ділянці кола прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна опору.

I=U/R. [R]=1В/1А=1Ом

Електричний опір – фізичне явище, що істотно зменшує силу струму (протидіє електричному струму). Опір обумовлений внутрішньою будовою провідника і хаотичним рухом його частинок.

Величина обернена до опору має назву електропровідність.

=1/R => []=1/(Ом*м)=1См ( - сигма)

8. Електричне коло. Джерела і споживачі електричного струму. Ерс

Електричне коло — сукупність сполучених між собою провідниками резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності, джерел струму й напруги, перемикачів тощо, через яку може проходити електричний струм.

Повне електричне коло (замкнуте коло) складається з резисторів та інших споживачів (навантаження), що являють собою зовнішню ділянку кола, та джерел електричної енергії, що являють собою внутрішню ділянку кола.

Ці дві істотно різні ділянки утворюють замкнене з’єднання.

В джерелах струму працюють сторонні сили. Вони мають неелектричну природе, це будь-які сили окрім Кулонівських, наприклад гальванічний елемент – хімічні сили, генератор – магнітне поле.

Електрорушійна сила (ЕРС) – це енергетична характеристика джерела струму; це відношення роботи сторонніх сил по переносу позитивних зарядів до велечили цього заряду.

ε=A_ст/q, як і напругу чи потенціал ЕРС вимірюють у вольтах: [ε]=1Дж/1Кл=1B.

9. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність струму

10. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність струму

Роботу сил електричного поля, які переміщують заряди у провіднику, можна розглядати як роботу струму. З формули напруги U=A/q випливає: A=q*U. З виразу сили струму I=q/t запишемо q=It і підставимо цей вираз у формулу роботи: А=IUt. Потужність струму P дорівнює роботі, поділеній на час, тому Р = IU, отже існує зв’язок вата з електричними одиницями: Вт = А•В. При зіткненні електронів з атомами в провіднику кінетична енергія електронів перетворюється на теплову енергію провідника. Кількість теплоти, що виділяється у провіднику зі струмом, дорівнює роботі електричного струму: Q = IUt. Якщо опір провідника відомо, то, виразивши U із закону Ома, запишемо:Q=I²Rt, тобто кількість теплоти, яку виділяє в провіднику струм, пропорційна квадрату сили струму, опору провідника і часу протікання струму через провідник. У такому вигляді найчастіше виражають закон теплової дії струму — закон Джоуля — Ленца

Будь-яке джерело енергії має свій власний внутрішній опір. Він позначається r і значно менший за опір споживача.

1927 року Грегор Ом, німецький фізик, вчений, експериментально вивів другий закон Ома

Сила струму в замкненому електричному колі прямопропорційна величині електрорушійній силі, що діє в цьому колі й оберненопропорційна повному опору кола.

I=ε/(R+r), R – зовнішній опір споживача; r – внутрішній опір джерела енергії; R+r – повний опір; ε - ЕРС

Коротке замикання відбувається коли зовнішній опір споживача дорівнює нулю (R=0)