ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Рассмотрим проводящую среду Для электронов Лекция

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Рассмотрим проводящую среду Для электронов Лекция № 6 ~ В состоянии равновесия ~

При наложении ЭП на хаотическое движение зарядов накладывается дрейф зарядов в поле Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Направление тока – направление движения положительных зарядов. 02

При включении поля на время каждый заряд приобретает некоторую скорость вдоль направления поля: Пусть τ – время релаксации, тогда и среда будет рассеивать энергию и нагреваться при пропускании тока. 03

Сила и плотность тока – скорость дрейфа – заряд одной частицы – концентрация Тогда заряд, прошедший через поперечное сечение проводника 04

Плотность тока – заряд, проходящий через единицу времени через единицу площади поперечного сечения пр-ка [ j ] = 1 А/м 2 ( ампер на метр2 ) Сила тока в проводнике равна величине заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени 05

[I] = 1 А (Ампер) S – произвольная поверхность, перекрывающая проводник Пример: Пусть υ = 1 мм/с, q = |qe| = 1, 6· 10– 19 Кл n = 1029 м– 3 (медь), S = 1 мм 2 = 10– 6 м 2 получаем: I ~ 10 А 06

§§ Уравнение непрерывности Вычислим I – поток вектора через произвольную поверхность, расположенную внутри проводника Очевидно, он равен убыли положительного заряда, заключенного внутри S: 07

§§ Закон Ома В металлическом проводнике Закон Ома в дифференциальной форме σ – электрическая проводимость среды 08

Ток в проводнике: или по-другому – закон Ома U – разность потенциалов (В), R – электрическое сопротивление 09

Для проводника цилиндрической формы ρ – удельное сопротивление L – длина проводника S – площадь поперечного сечения проводника. металл ρ, 10– 8 Ом·м серебро 1, 63 – 1, 66 медь 1, 78 алюминий 2, 6 10

нихром ρ ≈ 110· 10– 8 Ом·м (67, 5% Ni, 15% Cr, 16% Fe, 1, 5% Mn) вода ~106, фарфор ~ 1013 Ом·м температурные зависимости удельного сопротивления 11

§§ Соединение сопротивлений а) последовательное соединение б) параллельное соединение 12

§§ Закон Джоуля–Ленца Пусть имеется произвольный участок цепи, между концами которого создана разность потенциалов Пусть I – сила тока, тогда за время Δt по цепи пройдет заряд 13

Работа по переносу заряда – работа тока, которая полностью превращается в тепло. Мощность тока Если между A и B находится резистор закон Джоуля–Ленца 14

Электродвижущая сила Система проводников, в которой действуют только ЭС силы, со временем приходит в равновесное состояние и движение зарядов прекращается. 15

Пусть имеется устройство, которое поддерживает эл. ток в цепи, перенося электроны обратно. Пусть q > 0 перено- сится из т. 2 в т. 1 (внутри источника) или 16

Электродвижущей силой (ЭДС) источника тока называется отношение работы, совершаемой сторонними силами внутри источника при перемещении заряда q, к величине этого заряда [ε] = 1 В (Вольт) получаем 17

§§ Закон Ома для неоднородного участка Рассмотрим участок большой цепи Выберем направление обхода (1 → 2) и пусть направление тока известно, тогда 1) 2) 3) 18

1) – разность потенциалов начала и конца пути ε – электродвижущая сила (ЭДС) 3) IR + Ir – (падение) напряжения на 2) участке цепи Замечание напряжение и разность потенциалов совпадают по величине только для однородного участка. 19

§§ Закон Ома для замкнутой цепи Рассмотрим контур 12341 получаем – закон Ома для замкнутой цепи 20

Напряжение на зажимах источника Мощность на нагрузке: Мощность потерь в источнике: КПД источника: 21