25. Работа и мощность тока
При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = I Δt. Электрическое поле на выделенном учестке совершает работу
ΔA = (φ1 – φ2) Δq = Δφ12 I Δt = U I Δt, |
где U = Δφ12 – напряжение. Эту работу называют работой электрического тока.
Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.
Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.
Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена:
|
Работа электрического
тока в СИ выражается в джоулях (Дж),
мощность – в ваттах (Вт).
КПД источника тока
Перемещая электрические заряды по замкнутой цепи, источник тока совершает работу. Различают полезную и полную работу источника тока. Полезнаяработа – это та, которую совершает источник по перемещению зарядов вовнешней цепи; полная работа – это работа источника по перемещению зарядов во всей цепи:
-
полезная работа;
-
полная работа.
Соответственно этому, различают полезную и полную мощность источника тока:
Коэффициентом полезного действия (КПД) источника тока называют отношение:
26. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
Первое правило Кирхгофа утверждает, что алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле цепи равна нулю:
В случае
установившегося постоянного тока в
цепи ни в одной точке проводника, ни на
одном из его участков не должны
накапливаться электрические заряды
(узел –
любой участок цепи, где сходятся более
двух проводников).
Токи, сходящиеся к узлу, считаются положительными:
Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома для разветвленной цепи.
Для произвольного замкнутого контура с произвольным числом разветвлений можно записать для каждого элемента контура:
Складывая
эти уравнения получим второе
правило Кирхгофа:
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма произведения тока на сопротивление равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом же контуре.Обход контуров осуществляется по часовой стрелке, если направление обхода совпадает с направлением тока, то ток берется со знаком «плюс».
27. Магнитное поле
Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34).Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поляприводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля.
Рис. 34. Схемы действия
магнитного поля на движущиеся электрические
заряды: положительный ион (а) и электрон
(б).
Рис.
35. Магнитное поле, созданное постоянным
магнитом.
Рис.
36. Однородное магнитное поле между
полюсами постоянного магнита.
МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле.
Вектор
магнитной индукции всегда направлен
по касательной к магнитной линии
[
B ] = 1Тл ( тесла)
ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД
магнитное поле оказывает действие не только на проводники с током, но и на отдельные заряды, которые движутся в магнитном поле. Сила, которая действует на электрический заряд Q, движущийся в магнитном поле со скоростью v, называется силой Лоренца и задается выражением
Сила Лоренца - сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.
a - угол между
вектором скорости заряда и вектором
магнитной индукции.
Сила Лоренца — сила, с которой, в рамках классической физики, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу.