Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата

Внутри источника тока за счет сторонних сил электрические заряды движутся в направлении, противоположном действию сил электростатического поля, т.е. кулоновских сил. Благодаря этому на концах внешней цепи поддерживается постоянная разность потенциалов. Во внешней цепи сторонние силы не действуют.

Работа электрического тока в замкнутой электрической цепи совершается за счет энергии источника, т.е. за счет действия сторонних сил, т.к. электростатическое поле потенциально. Работа этого поля по перемещению заряженных частиц вдоль замкнутой электрической цепи равна нулю.

Количественной характеристикой сторонних сил (источника тока) является электродвижущая сила (ЭДС).
Электродвижущей силой е называется физическая величина, численно равная отношению работыЛд^ сторонних сил по перемещению заряда ^ вдоль цепи к значению этого заряда: e=Aст/q

Электродвижущая сила выражается в вольтах (1 В = 1 Дж/Кл). ЭДС — это удельная работа сторонних сил на данном участке, т.е. работа по перемещению единичного заряда. Например, ЭДС гальванического элемента равна 4,5В. Это означает, что сторонние силы (химические) совершают работу в 4,5 Дж при перемещении заряда в 1 Кл внутри элемента от одного полюса к другому.
Электродвижущая сила является скалярной величиной, которая может быть как положительной, так и отрицательной. Знак ЭДС зависит от направления тока в цепи и выбора направления обхода цепи .

Сторонние силы не потенциальны (их работа зависит от формы траектории), и поэтому работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов между двумя точками. Работа электрического тока по перемещению заряда по проводнику совершается кулоновскими и сторонними силами, поэтому полная работа А равна:
A=Aкул+Aст

Физическая величина, численно равная отношению работы, совершаемой электрическим полем при перемещении положительного заряда из одной точки в другую, к значению заряда д, называется напряжением V между этими точками:
U=A/q или
U=Aкул/q+Aст/q
Учитывая, что

Aкул/q=ф1-ф2=-(ф т.е. разности потенциалов между двумя точками стационарного электростатического поля, где ф1и ф2 — потенциалы начальной и конечной точки траектории заряда, а
Aст/q=e имеем:
U= (ф1- ф2)+e

В случае электростатического поля, когда на участке не приложена ЭДС (е =
0), напряжение между двумя точками равно разности потенциалов:
U=ф1- ф2

При разомкнутой электрической цепи (Г = 0) напряжение равно ЭДС источника:
U=е
Единица напряжения в СИ — вольт (В), В = Дж/Кл. Напряжение измеряют вольтметром, который подключается параллельно тем участкам цепи, на которых измеряют напряжение.

1.3. Закон Ома для участка цепи. Омическое сопротивление проводника.

Удельное сопротивление.

Закон Ома устанавливает зависимость между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) между двумя точками (сечениями) этого проводника. В 1826 г. немецким физиком Георгом Омом (1787-1854) экспериментально было обнаружено, что отношение разности потенциалов
(напряжения) на концах металлического проводника к силе тока есть величина постоянная:

U/I=R=const

Эта величина, зависящая от геометрических и электрических свойств проводника и от температуры, называется омическим (активным) сопротивлением, или просто сопротивлением.
Согласно закону Ома для участка цепи

Сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:
I=U/R, где U — напряжение на данном участке цепи, R, — сопротивление данного участка цепи. Произведение силы тока на сопротивление называется иногда падением напряжения:
U=I*R

Сопротивление проводника является его основной электрической характеристикой, определяющей упорядоченное перемещение носителей тока в этом проводнике (или на участке цепи).
Единица омического сопротивления в СИ — ом (Ом). Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при силе тока в нем 1 А разность потенциалов
(напряжения) на его концах равна 1 В, т.е. 1 Ом - 1 В/1 А.
Сопротивление К зависит от свойств проводника и от его геометрических размеров:
R=p*l/S,
Где p — удельное сопротивление вещества, I — длина проводника, S — площадь поперечного сечения. Единицей удельного сопротивления в СИ является 1 Ом • м (или 1 Ом • м/м2).

Удельное сопротивление вещества численно равно сопротивлению однородного цилиндрического проводника, изготовленного из данного материала и имеющего длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м , или численно равно сопротивлению проводника в форме куба с ребром 1 м, если направление тока совпадает с направлением нормали к двум противоположным граням куба.

В зависимости от удельного сопротивления все вещества делятся на проводники (удельное сопротивление мало), диэлектрики (очень большое удельное сопротивление) и полупроводники с промежуточным значением удельного сопротивления.

1.4. Зависимость удельного сопротивления от температуры.

Сверхпроводимость.

С изменением температуры удельное сопротивление изменяется: р=p0*(1+at), гдер 0 — удельное сопротивление проводника при 0°С, ( температура по шкале
Цельсия) — удельное сопротивление при температуре ^, а —. температурный коэффициент сопротивления. Этот коэффициент характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры.
Температурный коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1°К. Его можно определить из условия:
R-R0/R=at, если До — сопротивление проводника при 0°С, К — сопротивление проводника при температуре {.
Сопротивление проводника меняется за счет изменения удельного сопротивления, так как при нагревании геометрические размеры проводника меняются незначительно.
Для всех металлов к > 1 и мало меняется при изменении температуры проводника.
Удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (рис. 61).
У чистых металлов, а =1/273*K-1, для растворов электролитов, а < 0 и с увеличением температуры сопротивление уменьшается. , столкновении с ионами электроны теряют скорость направленного движения. Это и приводит
Возрастание удельного сопротивления можно объяснить тем, что с ростом температуры амплитуда колебаний ионов кристаллической решетки металлов увеличивается и возрастает вероятность их столкновения с электронами. Это и приводит к возрастанию удельного сопротивления. Столкновении с ионами электроны теряют скорость направленного движения.

Рис.2 Зависимость удельного сопротивления от температуры.

Рис.3 Зависимость удельного сопротивления от температуры для ртути.

Зависимость сопротивления металлов от температуры используется, например, в термометрах сопротивления.

Многие проводники обладают свойством сверхпроводимости, состоящей в том, что их сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определенной критической температуры Т^, характерной для данного материала. Такие вещества получили название сверхпроводники.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: решебник по математике 6 виленкин, отечественная история шпаргалки.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата