Электродвижущая сила Закон Ома для полной цепи

* Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

Закон Ома — (открыт в 1826 году) это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Геогра Ома. Закон Ома гласит: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка. (Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению) И записывается формулой: Где: I —сила тока(А), U —напряжение(В), R —сопротивление(Ом).

*

*

Электрический ток. Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Электрические заряды могут двигаться упорядоченно под действием электрического поля. Электрическое поле может быть создано, например, двумя разноименно заряженными телами. Соединяя проводником разноименно заряженные тела, можно получить электрический ток, протекающий в течение короткого интервала времени.

Соединим проводником два металлических шарика, несущих заряды противоположных знаков. Под влиянием электрического поля этих зарядов в проводнике возникает электрический ток. Но этот ток будет очень кратковременным. Заряды быстро нейтрализуются, потенциалы шариков станут одинаковыми, и электрическое поле исчезнет.

Источники постоянного тока Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток длительное время, необходимо поддерживать неизменными условия, при которых возникает электрический ток. Если в начальный момент времени потенциал точки А проводника выше потенциала точки В , то перенос положительного заряда q из точки А к точке В приводит к уменьшению разности потенциалов между ними.

Электрическая цепь постоянного тока На внешнем участке цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Перемещение зарядов внутри проводника не приводит к выравниванию потенциалов всех точек проводника, так как в каждый момент времени источник тока доставляет к одному концу электрической цепи точно такое же число заряженных частиц, какое из него перешло к другому концу внешней электрической цепи. Поэтому сохраняется неизменным напряжение между началом и концом внешнего участка электрической цепи; напряженность электрического поля внутри проводников в этой цепи отлична от нуля и постоянна во времени.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока: в генераторах на в гальванических элементах, электростанциях, аккумуляторах и т. д. Генератор переменног о тока, Россия Гальванические элементы, СССР Аккумулятор, Тюмень

* Сторонние силы Для того чтобы ток был постоянным, надо поддерживать постоянное напряжение между шариками. Для этого необходимо устройство (источник тока), которое перемещало бы заряды от одного шарика к другому в направлении, противоположном направлению сил, действующих на эти заряды со стороны электрического поля шариков. В таком устройстве на заряды, кроме электрических сил, должны действовать силы неэлектрического происхождения. Одно лишь электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный ток в цепи.

При замыкании цепи создаётся электрическое поле во всех проводниках цепи. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны от положительного заряженного электрода к отрицательному), а во всей остальной цепи их приводит в движение электрическое поле.

Работа и мощность электрического тока. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Работа (А) сил электрического поля или работа электрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время равна : Мощность(Р) электрического тока равна отношению работы тока(А) ко времени( ) , за которое эта работа совершена:

Рассмотрим простейшую полную (замкнутую) цепь, состоящую из источника тока и резистора сопротивлением R. Ɛ – ЭДС источника тока, r – внутреннее сопротивление источника тока, R – внешнее сопротивление цепи, R + r – полное сопротивление цепи. Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление R + r цепи. Установим эту связь теоретически пользуясь законами сохранения энергии и Джоуля – Ленца.

Пусть за время через поперечное сечение проводника пройдёт электрический заряд. При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи выделяется количество теплоты, равное согласно закону Джоуля – Ленца: Q = I²∙R∙∆t + I²∙r∙∆t Cила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к её полному сопротивлению.

где: — удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник, — его длина — площадь его поперечного сечения

Любой источник тока характеризуется электродвижущей силой (ЭДС). Так, на круглой батарейке для карманного фонарика написано: 1, 5 В. Что это значит?

Электродвижущая сила Полная работа сил электростатического поля при движении зарядов по замкнутой цепи постоянного тока равна нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической цепи оказывается совершенной за счет действия сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника и поддерживающих постоянное напряжение на выходе источника тока.

Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (сокращённо ЭДС). Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду: ЭДС выражают в вольтах: [Ɛ] = Дж/Кл = В q - переносимый заряд Аст - работа сторонних сил

Если цепь содержит несколько последовательно соединённых элементов с ЭДС Ɛ₁, Ɛ₂, Ɛ₃ и т. д. , то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов. Для определения знака ЭДС выберем положительное направление обхода контура. Если при обходе цепи переходят от «-» полюса к «+» , то ЭДС Ɛ > 0. Для данной цепи: Ɛ = Ɛ₁ - Ɛ₂ + Ɛ₃ и Rп = R + r₁ + r₂ + r₃ Если Ɛ > 0, то I > 0 → направление тока совпадает с направлением обхода контура.

Последовательное и параллельное соединение проводников. Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т. д. U = U 1 + U 2 + U 3 По закону Ома для участка цепи U 1 = IR 1, U 2 = IR 2, U 3 = IR 3 и U = IR При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

* *

*

*