Постійний електричний струм — частина 1

Постійний електричний струм.

План

1. Електричний струм. Сила струму. Густина струму.

2. Закон Ома для ділянки кола. Опір провідника.

3. Електричні кола. Послідовне і паралельне з'єднання провідників. Вимірювання сили струму і напруги.

4. Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність постійного струму. Закон Джоуля-Ленца.

5. Робота і потужність постійного струму

6. Правила Кірхгофа для розгалуженого кола.

7. Контактна різниця потенціалів Закони Вольта.

8. Термо — е. р.с.. Термопара. Ефект Пельтьє.

1. Електричний струм. Сила струму. Густина струму.

Електричним струмом називають упорядкований напрямлений рух заряджених частинок. Носіями зарядів під час проходження електричного струму можуть бути вільні електрони (електронна провідність) або іони (іонна провідність). Можлива також змішана провідність. За напрям струму умовно приймають напрям руху позитивних зарядів, хоча насправді в металах електричний струм зумовлений рухом електронів у напрямі, протилежному напряму струму.

Рух частинок у провіднику ми безпосередньо не бачимо. Але про наявність електричного струму можна зробити висновок за тими діями або явищами, якими він супроводиться.

По перше, провідник, по якому тече струм, нагрівається. По-друге, електричний струм може змінювати хімічний стан провідника. По-третє, струм чинить силову дію на сусідні струми і намагнічені тіла. Ця дія струму називається магнітною. Таким чином, електричний струм спричинює теплову, хімічну і магнітну дію.

Кількісними характеристиками електричного струму є сила струму, тобто заряд, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу:

Постійний електричний струм - Частина 1

І густина струму, що визначається зарядом, який проходить за одиницю часу через одиницю площі поперечного перерізу провідника, розташованого перпендикулярно до напряму струму:

Постійний електричний струм - Частина 1

Якщо сила струму з часом не змінюється, струм називають постійним.

У СІ одиницею сили струму є ампер (А) на честь французького вченого А. Ампера (1775—1836). Силу струму вимірюють за допомогою амперметра.

Треба відрізняти швидкість поширення вздовж провідника змін електричного поля, що дорівнює 300 000 км/с, і швидкість напрямленого руху в провіднику носіїв заряду, яка становить кілька міліметрів за секунду.

Сила струму в провіднику прямо пропорційна числу заряджених частинок, їх заряду Постійний електричний струм - Частина 1, площі поперечного перерізу провідника Постійний електричний струм - Частина 1 і швидкості Постійний електричний струм - Частина 1Їх напрямленого руху

Постійний електричний струм - Частина 1

Умовою існування електричного струму є наявність вільних заряджених частинок та електричного поля в провіднику, яке діє на ці частинки із силою Постійний електричний струм - Частина 1 і зумовлює їхній упорядкований рух. Напруженість поля в будь-якому перерізі провідника однакова за модулем і не залежить від його форми. Усередині провідника лінії напруженості Е паралельні поверхні провідника, поза ним — розташовані під кутом до його поверхні.

Для переміщення заряду ц по деякій ділянці провідника потрібно виконати певну роботу А. Напруга на даній ділянці чисельно дорівнює роботі по переміщенню одиничного заряду:

Постійний електричний струм - Частина 1

Напругу вимірюють за допомогою вольтметрів. Для того щоб на кінцях провідника підтримувалася стала різниця потенціалів (напруга) і по провіднику проходив постійний струм, потрібна дія сторонніх сил. Характеризує сторонні сили фізична величина, що називається електрорушійною силою (ЕРС). Вона дорівнює роботі сторонніх сил по переміщенню одиничного позитивного заряду в замкнутому електричному колі:

Постійний електричний струм - Частина 1

Напругу і ЕРС вимірюють у вольтах. Напруга на будь-якій ділянці кола, в якому діє ЕРСПостійний електричний струм - Частина 1:

Постійний електричний струм - Частина 1

Де Постійний електричний струм - Частина 1 — різниця потенціалів на цій ділянці. Для ділянки однорідного кола, в якому відсутня ЕРС:

Постійний електричний струм - Частина 1

2. Закон Ома. Опір провідника.

На ділянці однорідного кола сила струму прямо пропорційна прикладеній напрузі Постійний електричний струм - Частина 1 і обернено пропорційна опору ділянки Постійний електричний струм - Частина 1:

Постійний електричний струм - Частина 1

Величина Постійний електричний струм - Частина 1Називається електропровідністю або провідністю провідника. Опір провідника залежить від його довжиниПостійний електричний струм - Частина 1, площі поперечного перерізу Постійний електричний струм - Частина 1 і властивостей матеріалу:

Постійний електричний струм - Частина 1

Де Постійний електричний струм - Частина 1— питомий опір провідника, Постійний електричний струм - Частина 1 – довжина провідника [м], S – площа поперечного перерізу [м2]. Питомий опір чисельно дорівнює опору провідника, який має форму куба з ребром 1 м, якщо струм напрямлений уздовж нормалі до двох протилежних граней куба.

Величина Постійний електричний струм - Частина 1 називається питомою провідністю провідника. Опір вимірюють за допомогою омметрів.

У СІ одиницею опору є ом (Ом) на честь німецького вченого Г. С. Ома (1787—1854). Провідник має опір 1 Ом, якщо при різниці потенціалів 1 В сила струму в ньому 1 А. Питомий опір вимірюють в Ом-м.

Щоб змінювати опір кола, використовують спеціальні прилади, опір яких можна змінювати: реостати (важільні, опір яких змінюється стрибкоподібно, й повзункові ), магазині опорів.

Зі збільшенням температури опір більшості металів зростає. Однак опір манганіну, константану та деяких інших сплавів з підвищенням температури змінюється мало, а опір електролітів зменшується.

Температурним коефіцієнтом опору називається відношення зміни опору провідника при нагріванні на 10С до його опору при 00С:

Постійний електричний струм - Частина 1

Оскільки Постійний електричний струм - Частина 1 майже не залежить від температури, питомий опір пропорційний температурі:

Постійний електричний струм - Частина 1

Для чистих металів Постійний електричний струм - Частина 1. У загальному випадку Постійний електричний струм - Частина 1 змінюється з температурою. Залежність опору провідників від температури використовують у термометрах опору.

3. Електричні кола. Послідовне і паралельне з'єднання провідників. Вимірювання сили струму і напруги.

Від джерела струму енергія передається по проводах до установок, які її використовують: електричної лампочки, радіоприймача і т. д. Для цього складають різні електричні кола. Електричне коло складається з джерела енергії, установок, що використовують електричну енергію, з'єднувальних проводів і вимикачів для замикання кола. Часто в електричне коло вмикають прилади, що контролюють силу струму і напругу в різних частинах кола,— амперметри й вольтметри.

Найпоширенішими й найпростішими типами з'єднання провідників є послідовне й паралельне з'єднання.

Послідовне з'єднання провідників. При послідовному з'єднанні електричне коло не має розгалужень. Усі провідники ввімкнено в коло по черзі, один за одним. На рисунку 1 показано послідовне з'єднання Постійний електричний струм - Частина 1 провідників з опорами Постійний електричний струм - Частина 11,Постійний електричний струм - Частина 12,Постійний електричний струм - Частина 1. Це можуть бути дві лампи, дві обмотки електродвигуна тощо.

Сила струму в обох провідниках однакова: Постійний електричний струм - Частина 1 оскільки в провідниках під час проходження постійного струму електричний заряд не нагромаджується і через будь-який переріз провідника за певний інтервал часу проходить один і той самий заряд.

Рис.1

Напруга (або різниця потенціалів) на кінцях розглядуваного кола складається з напруг на першому й на Постійний електричний струм - Частина 1-ому провідниках:

Постійний електричний струм - Частина 1

Застосувавши закон Ома для всього кола і для ділянок з опорами Постійний електричний струм - Частина 11,Постійний електричний струм - Частина 12,Постійний електричний струм - Частина 1 можна довести, що повний опір при послідовному з'єднанні дорівнює:

Постійний електричний струм - Частина 1

Напруга на провідниках і їхні опори при послідовному з'єднанні пов'язані співвідношенням:

Постійний електричний струм - Частина 1

Паралельне з'єднання провідників. На рисунку 2 показано паралельне з'єднання Постійний електричний струм - Частина 1 провідників з опорами Постійний електричний струм - Частина 11,Постійний електричний струм - Частина 12,Постійний електричний струм - Частина 1. У цьому випадку електричний струм Постійний електричний струм - Частина 1 розгалужується на Постійний електричний струм - Частина 1 частин. Силу струму в першому і Постійний електричний струм - Частина 1-ому провідниках позначимо через Постійний електричний струм - Частина 1. Оскільки в точці Постійний електричний струм - Частина 1 — розгалуженні провідників (таку точку називають вузлом) — електричний заряд не нагромаджується, то заряд, що надходить за одиницю часу у вузол, дорівнює заряду, що виходить з вузла за той самий час. Отже,

Постійний електричний струм - Частина 1

Напруга Постійний електричний струм - Частина 1 на кінцях провідників, з'єднаних паралельно, однакова: Постійний електричний струм - Частина 1.

Рис.2

В освітлювальній мережі підтримується напруга 220 або 127 В. На цю напругу розраховані прилади, що використовують електричну енергію. Тому паралельне з'єднання — найпоширеніший спосіб з'єднання різних споживачів. У цьому випадку вихід з ладу одного приладу не позначається на роботі інших, тоді як при послідовному з'єднанні вихід з ладу одного приладу розмикає все коло.

Застосовуючи закон Ома для ділянок кола з опорами Постійний електричний струм - Частина 11,Постійний електричний струм - Частина 12,Постійний електричний струм - Частина 1, можна довести, що величина, обернена повному опору ділянки, дорівнює сумі величин, обернених опорам окремих провідників:

Постійний електричний струм - Частина 1

Звідси виходить, що для двох провідників загальний опір дорівнює: Постійний електричний струм - Частина 1, для Постійний електричний струм - Частина 1 однакових провідників Постійний електричний струм - Частина 1, де Постійний електричний струм - Частина 1— число провідників з’єднаних паралельно.

Сили струму в провідниках і їхні опори при паралельному з'єднанні пов'язані співвідношенням:

Tagged with: , , , ,
Posted in Фізика

Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet

Интернет реклама УБС