Скачать презентацию Постоянный ток -1 Лекция 6 Постоянный ток Скачать презентацию Постоянный ток -1 Лекция 6 Постоянный ток

6. Постоянный ток-1.ppt

  • Количество слайдов: 27

Постоянный ток -1 Постоянный ток -1

Лекция 6. Постоянный ток -1 - Эл. ток, сила, плотность тока, - Закон Ома, Лекция 6. Постоянный ток -1 - Эл. ток, сила, плотность тока, - Закон Ома, - Сопротивление пр-ков, - Сторонние силы и ЭДС. Т. И. Трофимова, Курс физики, 1988 г § 96 – 100, стр: 180 - 186

1. Эл. ток, сила и плотность тока Эл. ток - упорядоченное движ-е эл. зар. 1. Эл. ток, сила и плотность тока Эл. ток - упорядоченное движ-е эл. зар. В пров-ках носители тока–свободные +q Fк электроны е. I -е Е φ1>φ2 Приложим к пр-ку Δφ=U, в пр-ке φ2 возникает эл. поле Е, которое силой Fк = e·E действует на е. Св. е перемещ-ся – течет эл. ток. За направление тока I принимают направл-е движ. +q. Перенос рис.

+q Fк φ1 φ1>φ2 I -е Е φ2 Ток (+q) течет вдоль напр. или +q Fк φ1 φ1>φ2 I -е Е φ2 Ток (+q) течет вдоль напр. или в сторону убывания потенциала: . При этом через ΔS пр-ка течёт заряд Сила тока – физ. величина, равная q, протекающему через попереч. сечение пр-ка за ед. t Если I с течением t измен-ся, то: мгновенное знач-е силы тока [I ] = Кл/с = [А] (Ампер)

При силе тока 1 А через попереч. сечение пров-ка за 1 с переносится заряд, При силе тока 1 А через попереч. сечение пров-ка за 1 с переносится заряд, равный 1 Кл. (Для пост. тока) Если ток I изм-ся с t: где I=I(t). Плотность тока

Плотность тока, вектор. Вектор численно равен S j n d. S току, протекающ. через Плотность тока, вектор. Вектор численно равен S j n d. S току, протекающ. через ед. площади попереч. сечения пр-ка, направл. тока. Вектор направлен вдоль направления тока Сила тока опред-ся как поток вектора через S. где j=j(s). Чем опред-ся плотность тока

с микроскопической точки зрения dℓ d. S Е При токе I через d. с микроскопической точки зрения dℓ d. S Е При токе I через d. S за dt протекает заряд dq, равный заряду в цилиндре с d. S и dℓ: dq = e·n·d. S·dℓ Для меди 8· 10 -4 м/с e -заряд, n – концентрация эл-нов, - средняя скорость их направленного движения. Поле Е в пр-ке

Поле Е в пр-ках ℓ Прямой пр-к. E + φ2 φ1 Е Е/ Приложенное Поле Е в пр-ках ℓ Прямой пр-к. E + φ2 φ1 Е Е/ Приложенное к пр-ку U=φ1 -φ2, создаёт в пр-ке поле Е = U/ℓ. Поле Е не выходит за пределы изогнутого пр-ка, т. к. свободные е, смещаясь, корректируют направл-е поля Е внутри пр-ка. Е φ1 Е/ от зарядов Е φ2 Закон Ома

2. Закон Ома для участка цепи Ом (Германия) установил: в пр-ке I ~ U 2. Закон Ома для участка цепи Ом (Германия) установил: в пр-ке I ~ U Закон Ома для участка цепи R – омическое сопротивление пр-ка. [Ом] ρ – удельное сопр-ние, ℓ - длина, S – площадь попер. сеч. пр-ка. Для меди ρ = 1, 7· 10 -8 Ом·м σ -удельная проводимость пр-ка. [σ] =[Ом-1·м-1] (сименс/метр) Закон Ома в дифф. форме

Закон Ома в дифференциальной форме Приложим к пр-ку U, возникает Е, течет ток I. Закон Ома в дифференциальной форме Приложим к пр-ку U, возникает Е, течет ток I. ℓ I S E + U Закон Ома в дифф. форме Связывает j и Е в любой точке внутри пр-ка. Сопротивление пр-ков от Т

3. Сопротивление пр-ков и п/пр-ков Омическое сопр. пр-ков: ρ и R пр-ков увел-ся c 3. Сопротивление пр-ков и п/пр-ков Омическое сопр. пр-ков: ρ и R пр-ков увел-ся c ростом темп. измер. t из-за тепловых колеб. решётки, число е не измен-ся и ρ0, R и R 0 –уд. сопр-е и R при t и 0 о. С, соотв. R - темпер-ный коэфф. сопротив-я Сопр-ние п/пр-ков от Т сверхпроводимость 0 т. Kр т ТКр ≈ 5 -100 К

В полупр-ках носители тока -е и дырки (+) С повышением Т в п/пр-ках концентрация В полупр-ках носители тока -е и дырки (+) С повышением Т в п/пр-ках концентрация (n) носителей тока возрастает по закону: ΔЕ – энергия активации, k. T– энергия тепл. движ. е Из-за роста n сопр-ние R полупр-ков с повышен. Т падает по закону: R Ro ТКОМН. Т Включение cопр-ний

R 1 R 2 4. Включение сопр-ний Последов-ное соед-ние R: RБ = R 1 R 1 R 2 4. Включение сопр-ний Последов-ное соед-ние R: RБ = R 1 + R 2 +. . + Rn RБ R 1 Паралл-ное соед-ние R: R 2 RБ U U A R R V UВЫХ Регулировка тока в цепи с помощью реостата R. Регул-ка U в цепи с помощью реост. R, включенного по схеме потенциометра. UВЫХ = (0 ÷ U) Источники тока, природа ЭДС

5. Сторонние силы и ЭДС Чтобы ток в цепи шел долго, надо к концу 5. Сторонние силы и ЭДС Чтобы ток в цепи шел долго, надо к концу пр-ка с большим φ1 подводить, а от конца пр-ка с малым φ2 -отводить эл. заряды (q). В эл. цепи это делает источник тока, создающий Δφ за счет сил неэлектростатической природы, т. е. за счет сторонних сил. Природа сторонних сил - химическая, механическая, магнитная и т. д. Аналог: на высоте бак - вода – насос.

Пусть ток течет в замкнутой эл. цепи, содерж-й источн. тока. EЭЛ I В эл. Пусть ток течет в замкнутой эл. цепи, содерж-й источн. тока. EЭЛ I В эл. цепи с источн. тока электр-кие FЭЛ c помощью + поля ЕЭЛ переносят заряд по внешн. цепи. EЭЛ Перенос рис.

Внутри источн тока действ. поле Е/ЭЛ против напр. тока + EЭЛ dℓ Ток в Внутри источн тока действ. поле Е/ЭЛ против напр. тока + EЭЛ dℓ Ток в цепи поддерживает ЭЛ поле сторонних сил ЕСТ, по направлению тока. I Выделим отрезок dℓ и найдем EЭЛ работу А по перемещ-ю q по замкнутой цепи. Е/ ЕСТ 0 L L Работа по перемещению q в эл. цепи обеспеч-ся сторон. L -ними силами не электростатич-ой природы. Перенос рис.

EЭЛ Е/ЭЛ I Сторонние силы создают в источн. тока ЭДС – электро+ ЭДС движущую EЭЛ Е/ЭЛ I Сторонние силы создают в источн. тока ЭДС – электро+ ЭДС движущую силу, которая ЕСТ действует в цепи. Направл-е ЭДС совпадает с направ-ем эл. тока в цепи. EЭЛ ξ, ε (эбсилон) ЭДС (ξ) - физ. величина, равная работе сторонних сил по перемещ-ию в источ. тока единичного +q. Единицы измерения ε

(Вольт) Для ЭДС: L L ЭДС сторонних сил равна циркуляции вектора ЕСТ по замкнутой (Вольт) Для ЭДС: L L ЭДС сторонних сил равна циркуляции вектора ЕСТ по замкнутой цепи. Закон Ома для полной цепи

6. Закон Ома для замкнутой цепи r UR - ЭДС источ. тока, R – 6. Закон Ома для замкнутой цепи r UR - ЭДС источ. тока, R – сопр. внешней цепи, r – внутреннее сопр. источн. тока. Ur - падение напряж. на R. -падение напряж. внутри источ. тока Перенос схемы

V r Что измеряет V? Напр. на клеммах ист. тока т. е. UR. Как V r Что измеряет V? Напр. на клеммах ист. тока т. е. UR. Как измерить ЭДС? Разомкнуть цепь и измерить напряж. на клеммах источн. высокоомным (электронным) вольтметром. Тесты

Тест-1. Вычислить заряд, прошедший через . пр-к в течение 10 с, если ток в Тест-1. Вычислить заряд, прошедший через . пр-к в течение 10 с, если ток в провод-ке изменяется по закону Ответ: q = 500 Кл.

Тест 2 На рис. представлены результаты исследования зависимости силы тока в цепи от значения Тест 2 На рис. представлены результаты исследования зависимости силы тока в цепи от значения R, подключенного к источнику пост. тока. ЭДС источника и его внутреннее сопротивление соответственно равны … 1) 12 В, 1 Ом 2) 9 В, 0, 5 Ом 3) 24 В, 3 Ом 4) 18 В, 2 Ом

1) 12 В, 1 Ом 2) 9 В, 0, 5 Ом 3) 24 В, 1) 12 В, 1 Ом 2) 9 В, 0, 5 Ом 3) 24 В, 3 Ом 4) 18 В, 2 Ом r = 1 Ом ξ = 6 + 6 = 12 В

Тест 3 <u> = ? ρ = 1, 2· 10 -7 Ом·м, Е = Тест 3 = ? ρ = 1, 2· 10 -7 Ом·м, Е = 0, 96 В/м, n = 5· 1022 см-3 = 5· 1028 м-3,

ρ = 1, 2· 10 -7 Ом·м, n = 5· 1028 м-3, Е = ρ = 1, 2· 10 -7 Ом·м, n = 5· 1028 м-3, Е = 0, 96 В/м, = ?

Ток бывает: 1 - постоянным, 2 - переменным по величине, 3 - переменным по Ток бывает: 1 - постоянным, 2 - переменным по величине, 3 - переменным по величине и направлению I 1 2 3 t 0 Ток I не изменяющ-ся с t - постоянный. [I ] = Кл/с = А (Ампер)

Для металлов σ ≈ 108 Ом-1·м-1, Для полупроводников σ ≈ (105 - 10 -5) Для металлов σ ≈ 108 Ом-1·м-1, Для полупроводников σ ≈ (105 - 10 -5) Ом-1·м-1, Для изоляторов σ < 10 -5 Ом-1·м-1.