Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретична частина. 1. Електричним струмом називається спрямований рух електричних зарядів





 

1. Електричним струмом називається спрямований рух електричних зарядів. Електричний струм в металах – це рух електронів провідності. У провідних розчинах (електролітах) рухливими зарядами є іони. У газах заряди переносять іони та електрони.

Для кількісної характеристики електричного струму використовують дві величини – силу струму та його густину.

Якщо за рівні проміжки часу через будь-який переріз провідника проходить однакова кількість електричних зарядів, сила струму I = dq/dt – величина стала. Коли струм змінюється у часі, I = dq/dt ≠ const. Сила струму – це скалярна величина, в системі СІ вона вимірюється в амперах (А). Використовують також міліампери (mA) та мікроампери (µA).

Якщо струм розподілений по перетину провідника S нерівномірно, для його характеристики використовують густину струму j. Густина струму – це відношення j = dІ/dS, де dS – площина ділянки, перпендикулярної до напряму струму, dI – струм, який проходить крізь неї.

Силу струму крізь певну поверхню S знаходять інтегруванням:

.

Якщо струм розподілений рівномірно на поверхні S, густина струму j = I/S = const. Густина струму – векторна величина, в СІ вона вимірюється в амперах на квадратний метр (А/м2). Густину заряду j можна визначити через концентрацію зарядів n, величину заряду q та його швидкість v:

j = qnv.

2. Якщо стан провідника залишається незмінним (температура, густина і т. д.), то існує залежність між напругою U, прикладеною до ділянки провідника, та струмом крізь неї:

U = I / R (7.1)

Це закон Ома для ділянки кола в інтегральній формі. Закон Ома в диференційній формі має вигляд j = σE, тобто густина струму j у провіднику прямо пропорційна до напруженості Е електричного поля в ньому; σпитома провідність провідника. Закон Ома для повного кола:

де ε – це ЕРС джерела струму, R – зовнішній опір кола, r – внутрішній опір джерела струму.

При проходженні струму крізь провідник останній нагрівається. Кількість теплової енергії у провіднику пропорційна до його опору, квадрату сили струму та часу:

Q = RI2t. (7.2)

Якщо сила струму змінюється з часом, то

(7.3)

Співвідношення (7.2) та (7.3) відтворюють закон Джоуля-Ленца.

Кількість теплоти Q, яка утворюється за одиницю часу в одиниці об'єму провідника, називається питомою потужністю ω струму. Закон Джоуля-Ленца можна записати у вигляді

ω = jE = σE2.

3. Прості електричні кола уявляють собою один замкнутий контур. Розрахунок розгалужених кіл значно спрощується, якщо користуватися законами Кирхгофа.

За першим законом алгебраїчна сума струмів, які сходяться у вузлі, дорівнює нулю (рис. 7.1). Для вузла А I1 + I2 – I3 = 0.

За другим законом, сума падіння напруги на ділянках контуру дорівнює сумі ЕРС. Для контуру І

I1R1 – I2R2 = ε1 – ε2,

для контуру ІІ

I2R2 + I3R3= ε3 + ε2.

 

Рисунок 7.1

 

Опір провідників прямо пропорційний їх довжині l та обернено пропорційний площині їх поперечного перерізу S

(7.4)

де ρпитомий опір провідника.

Провідники у електричному колі можуть бути з'єднанні послідовно або паралельно. При послідовному з'єднанні провідників (рис. 7.2) струм крізь опори має однакову величину.

 

Рисунок 7.2

 

Падіння напруги на кожному опорі

U1 = IR1; U2 = IR2; U3 = IR3.

Якщо додати праві і ліві частини рівнянь, то одержимо:

U1 + U2 + U3 = I(R1 + R2 + R3)

Звідки випливає, що для будь-якої кількості послідовно з’єднаних опорів загальний опір

R = R1 + R2 + … + Rn (7.5)

У разі паралельного з'єднання опорів загальний струм розподіляється на струми I1, I2,…I n. Розглянемо паралельне з'єднання трьох провідників (рис. 7.3).

 

Рисунок 7.3

 

Падіння напруги на кожному опорі однакове:

 

U1 = U2 = U3 = U.

I = I1 + I2 + I3; I1 = U1 / R1; I2 = U2 / R2; I3 = U3 / R3 è

 

 

У загальному випадку опір паралельного з’єднання знаходять за формулою







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 421. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...


Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...


Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...


Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Метод архитекторов Этот метод является наиболее часто используемым и может применяться в трех модификациях: способ с двумя точками схода, способ с одной точкой схода, способ вертикальной плоскости и опущенного плана...

Классификация и основные элементы конструкций теплового оборудования Многообразие способов тепловой обработки продуктов предопределяет широкую номенклатуру тепловых аппаратов...

Именные части речи, их общие и отличительные признаки Именные части речи в русском языке — это имя существительное, имя прилагательное, имя числительное, местоимение...

Интуитивное мышление Мышление — это пси­хический процесс, обеспечивающий познание сущности предме­тов и явлений и самого субъекта...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия