27. Зависимость сопротивления от температуры. Закон Джоуля-Ленца.

Закон Джоуля-Ленца.

Электрические силы, перемещающие заряд в проводнике совершают работу, которая затрачивается на излучение тепла. Количество тепла за Δt:

Электродвижущая сила – работа по перемещению единичного заряда по всей замкнутой цепи.

Максимальная мощность достигается при сопротивлении нагрузки равной внутреннему сопротивлению ЭДС.

28. Контактная разность потенциалов. Эффект Пельтье.

Контактная разность потенциалов — это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников, имеющих одинаковую температуру.

Для преодоления потенциального барьера обусловленного облаком отрицательного заряда над поверхностью материала необходимо совершить работу выхода

1. Термоэмиссия (нагрев)

2. Фотоэффект

3. Автоэмиссия (бомбардировка электронами)

Приводя в контакт два нейтральных проводника с концентрацией электронов n₁ и n₂ мы получим диффузионный процесс, который сопровождается накоплением положительных и отрицательных зарядов в области контакта. В какой-то момент возникающие при этом поле приостанавливает диффузию.

При контакте двух проводников возникает разность (контактная) потенциалов:

Закон Вольта: в замкнутом контуре неоднородных проводников общая ЭДС равна нулю, а в незамкнутой

Термопара.

При помощи термопары, поддерживая спаи 1 и 2 при разных температурах, можно получить термо ЭДС. Термопара используется дял точного измерения температур с помощью чувствительных вольтметров.

Эффект Пельтье состоит в возникновении разности температур спаи при пропускании тока через термопару. При этом на одном из спаев происходит выделение тепла, а на другом поглощение.

Поглощение тепла. Пельте:

Выделение тепла. Джоуль – Ленц:

В случае малых токов эффект Пельтье преобладает перед эффектом Джоуля-Ленца и может быть использован для отвода тепла в радиосхемах.

29. Закон Ома для замкнутой цепи. Ток к.З. Правила Кирхгофа.

Рассмотрим простейшую полную электрическую цепь, содержащую источник ЭДС ε с внутренним сопротивлением r подключенный к ним резистор сопротивлением R (рис. 5).

Тогда

• Данная формула представляет собой закон Ома для полной цепи:

Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Заметим, что максимально возможный ток в цепи с данным источником тока возникает в том случае, если сопротивление внешней цепи стремится к нулю.

Подключение к полюсам источника тока проводника с ничтожно малым сопротивлением называется коротким замыканием, а максимальную для данного источника силу тока называют током короткого замыкания:

Вывод закона Ома

Из определений силы тока и ЭДС источника тока следует, что совершаемая источником работа

При прохождении тока проводники нагреваются, при этом выделяется энергия как во внешней цепи Q1, так и во внутренней цепи Q2. Тогда количество теплоты Q, выделившаяся во всей полной цепи, равна сумме этих энергий. По закону Джоуля-Ленца

Из закона сохранения энергии получаем, что в такой цепи работа сторонних сил за промежуток времени Δt равна выделившемуся в цепи количеству теплоты:

, ,

Правила Кирхгофа.

1. Алгебраическая сумма токов в каждом узле равна нулю.

Узел – точка схемы, в которой сходится 3 или более проводников.

Втекающий в узел ток имеет знак «+», а вытекающий «-».

2. Сумма падений напряжений на всех элементах независимого контура равна сумме ЭДС в этом контуре.

Контур – любой замкнутый участок цепи. Независимыми называют контура, отличающиеся хотя бы на один элемент.