Электродвижущая сила источника тока. Напряжение

Если в проводнике создать электрическое поле и затем не поддерживать его неизменным, то за счет перемещения зарядов поле исчезнет и, следовательно, ток прекратится.

Для того, чтобы поддерживать ток неизменным, необходимо от конца проводника, (см. рис. 2), с меньшим потенциалом отводить приносимые туда током заряды и перено­сить их к началу проводника с

большим потенциалом ,т.е. необходимо создать круговорот зарядов.

Это возможно лишь за счет работы сторонних сил неэлектростатической природы, на­пример, за счет протекания химических процессов в гальванических элементах.

Величина, численно равная работе сторонних сил, по перемещению единичного поло­жительного заряда называется ЭДС и обозначается : = AСТОР/q. (6)

ЭДС, как и потенциал, в СИ измеряется в вольтах. Представим стороннюю силу как

, (7)

тогда работа сторонних сил на участке 1-2 цепи будет равна

, (8)

а ЭДС на этом же участке = ,

где dl - элемент длины проводящего участка цепи. ЭДС, действующая в замкнутой цепи

, (9)

т.е. ЭДС равна циркуляции вектора напряженности сторонних сил.

Однако, кроме сторонних сил, на носители тока действуют силы электростатического поля qE. Следовательно, результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд . (10)

Работа, совершаемая этой силой над зарядом q на участке 1-2 цепи, рис. 2,

. (11)

Величина, численно равная работе, совершаемой электрическими и сторонними си­лами над единичным положительным зарядом, называется падением напряжения или прос­то напряжением U на данном участке, т. е. U = A / q = + . (12)

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Для него U = . (13)

Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называется неоднородным.

Для замкнутой цепи ( ) = 0 и поэтому U = .

3. Закон Ома для однородного участка цепи и закон Ома в дифференциальной форме

3.1. Ом в 1826 г. экспериментально установил закон, который называется закономОмадля однородного участка цепи:

ТОК, ТЕКУЩИЙ ПО ОДНОРОДНОМУ МЕТАЛЛИЧЕСКОМУ ПРОВОДНИКУ, ПРОПОРЦИОНАЛЕН ПАДЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ U НА ПРОВОДНИКЕ", т. е.

I = ( ) , (14)

где R - сопротивление проводника, измеряется в СИ в омах ( Ом); из (14) следует, что 1Ом =1 В/1 А.

Сопротивление проводника R =ρl / S , (15)

где р - удельное сопротивление, измеряется в СИ вОм ×м.

Оно зависит от температуры: = T , где - удельное сопротивление при температуре t = 0°С, - температурный коэффициент сопротивления, близкий к 1/273 К , T – термодинамическая температура ; так что с ростом температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Качественная температурная зависимость удельного сопротивления металлического проводника от Т представлена на рис. 3. Сопротивление многих металлов и их сплавов при очень низких температурах Тk (0,14 – 20K), называемых критическими, скачкообразно

уменьшается до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью.

Закон Ома в дифференциальной форме

Найдем связь между векторами и . Для этого мыслен­но выделим в окрестности некоторой точки проводника элемен­тарный цилиндрический объем с образующими, параллельными векторам и , (см. рис. 4 ).

Между концами проводника длиной dl напряжение U = Edl, под действием которого через его поперечное сечение площадью dS течет ток I = jdS. Сопротивление цилиндрического проводника, в нашем случае, равно R = .Используя закон Ома для участка цепи I = , находим: jdS = , откуда и получаем закон Ома в дифференциальной форме = = , (16)

где = удельная электропроводность; [ ] = 1 / (Ом м) = 1 См / м, где 1 См = 1 / Ом – это единица измерения электропроводности в СИ, называемая сименс (См). Для металлов согласно классической теории электропроводности = , (17)

где n - концентрация свободных электронов, она может достигать 10 10 электрон / м ; e – заряд электрона, m – его масса; < > – средняя длина свободного пробега электрона; = (18)

– средняя скорость теплового движения электрона, k = 1,38 ×10 Дж/К - постоянная Больцмана. С учетом (18) из (17) следует, что ~ , а , тогда как опыт показывает, что ~ Т. Этот и другие недостатки классической теории электропроводности металлов устра­нила квантовая теория электропроводности.

Шашлык из филе куриного бедра 100гр 100 рублей
Перевірний розрахунок на витривалість при згині
Витрати масла.
Глава 2. Поддержка деятельности компании
Расписание на четверг (07 апреля)
III Профессиональные заболевания
Розчинність фенолу у воді і його кислотні властивості
ХОТЕШІВ
Картка 1
Характеристика іонізуючих випромінювань. Одиниці вимірювань.
Глава 3. МИРЫ ВО ВСЕЛЕННОЙ И УРОВНИ ДУХОВНОГО В ЧЕЛОВЕКЕ
Все желанное достигает вашего сердца
Відрахування із зарплати. Порядок оформлення та аналітичного обліку розрахунків з працівниками з оплати праці
Алгоритм моделювання систем масового обслуговування
Сложность вопроса: 1 (из 10)
А. Лікувальна,карантинна,протиепідемічна,лабораторна,дезінфекційна.
Философские системы Платона и Аристотеля.
Анализ структуры «Рисунка семьи» и сравнение состава нарисованной и реальной семьи
ГЛАВА 4АЗЫ БОЕВОЙ АКРОБАТИКИ
Особенности права средневековой Германии
Тема: Механизмы функционирования человеческой психики.
Процесуальний порядок надання міжнародної правової допомоги під час проведення процесуальних дій
Speaking
Главная Страница