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

Впервые это явление наблюдал в 1911 г. нидерландский физик Гейке
Камерлинг-Оннес (1853-1926). Он обнаружил, что ртуть при Т = 4,15°К переходит в новое состояние, названное сверхпроводящим (рис. 62). Позже им было установлено, что электрическое сопротивление ртути восстанавливается при T < Tk в достаточно сильном магнитном поле. Прохождение тока в сверхпроводниках происходит без потерь энергии, поэтому их используют в электромагнитах со сверхпроводящей обмоткой. На основе явления сверхпроводимости иногда работают элементы памяти счетно-вычислительных устройств. Устройство переключающих элементов электронных вычислительных машин иногда основано на принципе разрушения сверхпроводящего состояния магнитным полем.

Ведутся исследования по созданию сверхпроводящих линий электропередачи, но главная трудность здесь в необходимости глубокого охлаждения всей линии для перехода в сверхпроводящее состояние до температуры ниже 20°К.

1.5. Последовательное и параллельное соединение проводников.

На практике электрические цепи представляют собой совокупность различных проводников, соединенных между собой определенным образом. Наиболее часто встречающимися типами соединений проводников являются последовательное и параллельное соединения.

Последовательное соединение проводников
При таком соединении все проводники включаются в цепь поочередно друг за другом. Примером такого типа соединения проводников может быть соединение ламп в елочной гирлянде: выход из строя одной лампы размыкает всю цепь.
Рассмотрим случай последовательного соединения трех проводников сопротивлениями J^, Д^, Ну подключенных к источнику постоянного тока. Схема такой электрической цепи представлена на рисунке.

Рис.4

Амперметром А измеряют общую силу тока JT в цепи. Вольтметрами V1, V2, V3 измеряют напряжение на каждом проводнике, а вольтметром V — напряжение на всем участке цепи.
Расчет токов, напряжений и сопротивлений на участке цепи при таком соединении делают с помощью четырех правил. а) Сила тока одинакова во всех участках цепи:
I1=I2=I3=I=const. так как в случае постоянного тока через любое сечение проводника за определенный интервал времени проходит один и тот же заряд. б) Падение напряжения в цепи равно сумме падений напряжений на отдельных участках:
U1+U2+U3=U
Это можно установить из опытов по показаниям вольтметров. в) Падение напряжения на проводниках прямо пропорционально их сопротивлениям:
U1/U2=R1/R2

Согласно закону Ома для участка цепи и правилу (а):
I=U1/R1;
I2=U2/R2=>U1/R1=U1/R2, откуда
U1/U2=R1/R2 г) Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков:
R=R1+R2+R3
Воспользуемся законом Ома для участка цепи и правилами (а) и (б):

I=U/R=>U=I*R
Аналогично:
U1=I*R1, U2=I*R2, U3=I*R3
U=U1+U2+U3=I*R1+I*R2+I*R3=I*(R1+R2+R3)=I*R
Откуда получим формулу для общего сопротивления цепи:
R=R1+R2+R3

Параллельное соединение
Например, соединение приборов в наших квартирах, когда выход из строя какого-то прибора не отражается на работе остальных.
При параллельном соединении трех проводников сопротивлениями R1, R2 и R3 их начала, и концы имеют общие точки подключения к источнику тока. Все вместе параллельно соединенные проводники составляют разветвление, а каждый из них называется ветвью. Схема соединения изображена на рисунке.

Рис.5

Силу тока в каждой ветви измеряют амперметрами A1, A2 и A3. Для расчета токов, напряжений и сопротивлений также пользуются четырьмя правилами:

а) Падение напряжения в параллельно соединенных участках цепи одинаково:
U1=U2=U3=U=const. так как во всех случаях падение напряжения измеряют между одними и теми же точками. б) Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов, текущих в разветвленных участках цепи:
I1=I2=I3=I в) Сила тока в разветвленных участках цепи обратно пропорциональна их сопротивлениям:

I1:I2:I3=1/R1:1/R2:1/R3

Воспользуемся законом Ома для участка цепи:

I1=U1/R1=>U1=I1*R1

Аналогично:
U2=I2*R2
U3=I3*R3
Согласно правилу (а):
U1=U2=U3=>I1*R1=I2*R2=I3*R3, откуда
I1:I2:I3=1/R1:1/R2:1/R3 г) Общее сопротивление цепи:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3
Согласно закону Ома для участка цепи:

I=U/R и для каждой ветви:
I1=U1/R1; I2=U2/R2; I3=U3/R3
Используя правила (а) и (б), получим:
I=I1+I2+I3=U/R1+U/R2+U/R3=U*(1/R1+1/R2+1/R3) =U/R, откуда
1/R=1/R1+1/R2+1/R3

1.6. Закон Ома для полной цепи.

Рис.6

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи выражает связь между силой тока в цепи, ЭДС и полным сопротивлением.
Рассмотрим полную электрическую Т цепь, состоящую из источника тока с ЭДС е и внутренним сопротивлением r и внешнего сопротивления R. Внутреннее сопротивление — сопротивление источника тока, внешнее сопротивление — сопротивление потребителя электрического тока, например резистора.
Электрический ток совершает работу не только на внешнем, но и на внутреннем участке цепи: нагревается не только резистор, но и сам источник тока.
По закону сохранения энергии работа электрического тока в замкнутой цепи, равная работе сторонних сил источника тока, равна количеству теплоты, выделившейся на внутреннем и внешнем участках цепи:
A=Aст=Q
Поскольку за время (t через поперечное сечение проводников пройдет заряд.
(q, то работа сторонних сил по перемещению заряда равна:
Aст=e*(q=eI*(t где I=(q/(t - сила тока в проводнике. При этом выделившееся количество теплоты согласно закону Джоуля-Ленца равно:
Q=I2R*(t+I2r*(t
Тогда
Aст=eI*(t=I2R*(t+I2r*(t, или
E=I*R+I*r
Здесь произведение IR называется падением напряжения на внешнем участке цепи, Ir — падением напряжения на внутреннем участке цепи.
Таким образом, ЭДС равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках полной (замкнутой) цепи.
Напряжение U (падение напряжений) на внешней цепи:

U=e-Ir

Сумма внешнего и внутреннего сопротивлений есть полное сопротивление цепи: R + r. Закон Ома для полной цепи:
I=e/R+r

Сила тока в полной электрической цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Следствия из закона Ома для полной цепи
1. Если внутреннее сопротивление источника тока r мало по сравнению с внешним сопротивлением R, то оно не оказывает заметного влияния на силу тока в цепи. При этом напряжение на зажимах источника приблизительно равно
ЭДС:
U=IR=е
2. Когда внешнее сопротивление цепи стремится к нулю (R -> 0) — при коротком замыкании, сила тока в цепи определяется внутренним сопротивлением источника и принимает максимальное значение:

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