- •Глава 11
- •11.2. Закон Кулона
- •1Электрическое поле. Напряженность и индукция поля
- •11.4. Теорема Остроградского – Гаусса
- •11.5. Работа электростатического поля. Разность потенциалов. Потенциал
- •11.6. Эквипотенциальные поверхности
- •1 1.7. Связь напряженности и потенциала
- •11.8. Диэлектрики в электростатическом поле
- •11.10. Электроемкость проводников
- •11.11. Электроемкость конденсаторов
- •11.12. Соединения конденсаторов
- •11.13. Энергия электрического поля
- •Глава 12 постоянный электрический ток
- •12.1. Основные понятия и определения
- •11.9. Проводники в электростатическом поле
- •12.2. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников
- •12.3. Вывод дифференциального закона Ома (для металлов)
- •12.4. Электродвижущая сила
- •12.5. Интегральный закон Ома для участка цепи, содержащего источник тока
- •1 2.6. Интегральный закон Ома для замкнутой (полной) цепи
- •12.7. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа
- •12.8. Работа и мощность постоянного тока. Кпд
- •Глава 13 электромагнетизм
- •13.1. Магнитное поле
- •13.2. Закон Ампера
- •13.3. Сила Лоренца
- •13.4. Закон Био-Савара-Лапласа
- •13.5. Теорема Остроградского – Гаусса для магнитного поля
- •13.6. Закон полного тока. (Теорема о циркуляции)
- •13.7. Поле, движущегося заряда
- •13.8. Механическая работа контура с током в магнитном поле
- •Глава 14 электромагнитная индукция
- •14.1.Основной закон электромагнитной индукции
- •14.2. Вихревое электрическое поле
- •14.3. Самоиндукция
- •14.4. Взаимная индукция
- •14.5. Э нергия магнитного поля
- •Глава 15 магнитное поле в веществе
- •15.1. Магнетики
- •15.2. Парамагнетики
- •15.3. Диамагнетики
- •15.4. Ферромагнетики
- •Глава 16 электромагнитные колебания
- •16.1. Свободные электромагнитные колебания
- •16.2. Период и частота свободных колебаний
- •16.3. Свободные затухающие колебания
- •16.4. Вынужденные колебания
- •16.5. Работа и мощность в цепи переменного тока
- •Глава 17 электромагнитное поле
- •17.1. Первая пара уравнений Максвелла. Ток смещения
- •17.2. Вторая пара уравнений Максвелла
- •17.3. Электромагнитные волны
- •17.4. Свойства электромагнитных волн
12.2. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников
О
м
экспериментально установил, что сила
тока на участке цепи (рис. 12.1) прямо
пропорциональна напряжению:
.
Сопротивление проводников R, Ом — возникает, например, в металлах из-за столкновений электронов проводимости с ионами кристаллической решетки. При этом проводники нагреваются. Для проводников с постоянной площадью сечения:
,
где l и S
— длина и площадь поперечного сечения
проводника,,
Ом·м — удельное сопротивление,
которое зависит от свойств материала
проводника и температуры.З
ависимость
сопротивления от температуры
Для
металлов удельное сопротивление растет
с увеличением температуры по линейному
закону:
,
где
,
T — абсолютная
температура,
— удельное сопротивление при
(273 К). Вблизи абсолютного нуля (
— температура Кюри) у многих чистых
металлов сопротивление полностью
исчезает (рис. 12.2). Это явление называется
сверхпроводимостью.
П
оследовательное
соединение проводников
П
араллельное
соединение проводников
.
12.3. Вывод дифференциального закона Ома (для металлов)
Основные положения классической электронной теории
б) Движение электронов подчиняется законам классической механики.
в) Взаимодействие электронов с ионами кристаллической решетки считается неупругим ударом.
— среднее время
свободного пробега электрона между
соударениями с ионами.
О
пределим
плотность тока в проводнике
За
время
электронный газ, проходя через сечение
S, занимает
объем
,
где
— средняя скорость электронов (рис.
12.5). Заряд, прошедший через сечение S
за время
:
,
(1)
где
— концентрация электронов. Тогда
.
Таким образом,
.
(2)
Определим среднюю скорость движения электрона
По второму закону Ньютона:
.
Так
как движение электрона равноускоренное
с
,
.
(3)
Подставляя (3) в (2), получаем
— дифференциальный
закон Ома.
Здесь
— электропроводность проводника.
Электропроводность
— величина, обратная удельному
сопротивлению
.
12.4. Электродвижущая сила
Сторонние
силы. В 11.5 было показано, что
электростатическое поле ( кулоновская
сила ) не может создать движение заряда
по замкнутому контуру проводника, так
как циркуляция напряженности равна
нулю. Поэтому для существования тока
необходимо присутствие в цепи
неэлектростатических, сторонних сил.
Их роль заключатся в перемещении
положительных зарядов внутри источника
тока от минуса к плюсу.Напряженность поля сторонних сил
вводится аналогично напряженности
электростатического поля:
.Электродвижущая сила ( ЭДС ) , В (Вольт) численно равна работе сторонних сил (рис. 12.6) по перемещению единичного положительного заряда внутри источника тока
.
Тогда, электродвижущая сила на участке
цепи:
.
Для
замкнутой цепи ЭДС равна циркуляции
вектора напряженности поля сторонних
сил
.
Напряжение (падение напряжения) U, В (Вольт) численно равно суммарной работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи:
.
При
отсутствии сторонних сил напряжение
совпадает с разностью потенциалов
.
