Кола постійного струму Електричні кола постійного струму

1.Електричний струм провідності.

2.Електрична провідність і опір провідників.

3.Джерела електричної енергії.

4.Приймачі електричної енергії.

5.Провідникові матеріали

6.З’єднання провідників

7.Закони Кірхгофа.

8.Втрата напруги в проводах лінії електропередачі.

1.Електричний струм провідності.

Одержання, передача і розподіл електричної енергії, перетворення її в інші види енергії зв'язано з явищем електричного струму. Ці енергетичні перетворення відбуваються в електричних колах.

Електричне коло - це сукупність пристроїв і об'єктів, що утворять шлях для електричного струму. Електромагнітні процеси в електричних колах можна описати за допомогою понять про електрорушійну силу, струм і напругу.

Розрізняють електричні коли постійного і перемінного струмів.

Електричний струм має кілька різновидів у залежності від типу речовини, у якому він виникає при відповідних умовах. По ступені електропровідності речовини поділяють на провідники, напівпровідників і непровідників (діелектрики).

Електричний струм провідності.

Електричний струм у провідниках утворюють вільні носії електричного заряду. У металах — це вільні електрони, в електролітах (розчинах солей, кислот, лугів) — заряджені атоми і молекули (іони). Електропровідність металів називається електронною і, а електролітів -іонною.

Якщо в провіднику підтримується електричне поле, то вільні заряджені частки (електрони, іони), що беруть участь у тепловому безладному русі, здобувають складові швидкості в напрямку дії сил електричного полючи Fе (уздовж лінії напруженості). У цьому випадку частки рухаються переважно в одному напрямку: позитивні — по напрямку поля, а негативні — у зворотну сторону.

Електричний струм провідності – це направлений рух носіїв зарядів. Струм визначається кількістю енергії (зарядом), яка проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу: I = Q/t

де I-струм, А (ампер); t— час, (секунда).

Одиницею вимірювання струму є ампер (А): 1А = 1Кл / 1с.

У практичних розрахунках використовують поняття щільності електричного струму, що виражається відношенням струму в провіднику до площі його поперечного переріза:

J = I / S

де J -щільність електричного струму, А/м²; S—площа поперечного перерізу провідника, м². Електричний струм, що не змінюється в часі, називається постійним, а струм, що змінюється з часом, змінним.

На мал. показані графіки постійного струму (пряма 1) і змінних струмів (криві 2,3). На графіку перемінного струму по осі ординат відкладаються миттєві значень струму і, що визначаються зміною елементарного заряду dQ за нескінченно малий проміжок часу:i= dQ/dt

У цьому випадку електричний струм, що не змінюється в часі.

2.Електрична провідність і опір провідників.

Дослідами встановлено, що щільність електричного струму пропорційна напруженості електричного полючи Е и залежить від властивостей провідної речовини, що у даному випадку виражає величина питомої електричної провідності :

J = E

Питома електрична провідність характеризує електропровідність — властивість речовини проводити електричний струм, що не змінюється, під дією незмінного електричного поля.

Величину, обернено пропорційну опору, називають провідністю G і визначають в сименсах (См), 1См = 1 / Ом:

G = 1 / R. G = I /U = S/l

При постійній величині  постійна і величина G. Тому струм у проводі пропорційний напрузі між його кінцями. Величина, зворотна електричної провідності, виражає електричний опір проводу R, а величина, зворотна питомої електричної провідності, також характеризує властивості матеріалу проводу і називається питомим електричним опором  =1/

R = 1/G = l/S

Закон Ома для ділянки кола

Струм, що проходить по ділянці кола, прямо пропорційний напрузі U, прикладеній до цієї ділянки, та обернено пропорційний його опору R, топ то

I = U / R,

де U – вимірюється у вольтах (В); R – вимірюється в омах (Ом).

Електричний опір провідника R = U / I

Опір проводу R =  ,

де  – питомий опір, Омּмм² / м; l – довжина провідника, м; S – площа поперечного перерізу, мм².