Електричні кола постійного струму
Закони електричних кіл постійного струму. Розрахунок простих і складних електричних кіл.
Основні елементи електричних кіл
Електричний струм не може існувати поза провідником, оскільки саме виникнення його зумовлюється наявністю вільних електронів або іонів у провіднику.
Електричним колом називається сукупність джерела живлення, споживача енергії, вимикаючого пристрою, вимірювальних приладів і з’єднувальних проводів. Електричне коло складається з двох частин – внутрішньої, до якої належать джерело живлення, та зовнішньої, до якої належать решта елементів кола. Обов’язковою умовою проходження струму в колі є його замкненість.
В електричному колі енергія перетворюється двічі. тПерший раз – у джерелі живлення. Тут теплова енергія палива, кінетична енергія вітру та води, атомна чи хімічна енергія через проміжні установки(парові котли з паровими турбінами чи машинами, двигуни внутрішнього згоряння, вітродвигуни,водні турбіни,ядерні реактори з парогенераторами та турбінами, акумуляторні батареї тощо) перетворюється в енергію електричну. Вдруге перетворення енергія відбувається в споживачі. Тут електрична енергія перетворюється в механічну(привод машини,знаряддя), хімічну (заряджання акумуляторів) чи тепловому (розжарювання волоска електролампи).
Електричний струм
Під час руху в провіднику електрони і іони, що є носіями елементарних електричних зарядів, за кожну одиницю часу переносять через поперечний переріз провідника певний електричний заряд.
З цього заряду судять про силу струму. Силою струму називається кількість електрики (заряд) Q, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу t :
І = Q/t
Струм
називається постійним,
якщо
протягом довгого часу не змінюється
його сила, ні напрям. Одиницею сили
струму в СІ є ампер (А). Застосовується
також дрібніші одиниці: міліампер(0,001А),
та мікроампер(10
А).
Відповідно 1А = 1Кл/1с , тобто один ампер дорівнює одному кулону за секунду.
За напрям електричного струму в зовнішній частині електричного кола умовно прийнято напрям руху позитивно зарядженої частинки. Той затискач електричної енергії, з якого струм виходить, називається позитивним і позначається «+»; другий затискач називається негативним і позначається « -«.
У зовнішній частині кола, таким чином, струм іде від позитивного затискача до негативного, а у внутрішній – навпаки.
У практичних розрахунках часто користуються густиною струму j – відношення сили струму І до площі поперечного перерізу S провідника :
J = I/S
Одиницею
густини струму в СІ є ампер на квадратний
метр (А/
).
Часто вживається значно більша одиниця
– ампер на квадратний міліметр (А/ мм
).
Якщо в провідниках першого роду (металах) струм – це потік вільних електронів, то в провідниках другого роду (електролітах) рухаються іони, тобто частинки самої речовини. Це явище називається електролізом. Воно широко застосовується в практиці для таких цілей:
виділення кольорових металів з розчинів їх сполук (добування електролітичної міді, алюмінію тощо);
покриття одних металів іншими (нікелювання, хромування) в гальваностегії;
утворення складних рельєфних виробів з металу (художні вироби тощо) в гальванопластиці.