11. Электрический ток. Сила тока и плотность тока

Электрический ток есть упорядоченное движение электрических зарядов. Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядочено, а с другой — наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов. Количественной мерой электрического тока служит сила тока – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени: I= Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока:

Плотность тока – вектор, ориентированный по направлению тока, т. е. направление вектора совпадает с направлением упорядоченного движения положительных зарядов. ,

12. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение

Для существования постоянного тока необходимо наличия в цепи устройства способной создавать и поддерживать разность потенциалов, за счет работы сил не электростатического происхождения, такие устройства называется источник тока. Силы не электростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними. Сторонние силы можно охарактеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по цепи зарядами. Величина, равная работе сторонних сил над единичным положительным зарядом, называется электродвижущей силой (эдс)ε=Aст/q; = Fст=qEст

Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна нулю, поэтому в данном случае Напряжением U на участке 1—2 называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи. Таким образом

13. Закон Ома. Сопротивление проводников.

Закон Ома помогает определить силу тока через проводник, давая возможность оценить тепловое, химическое и магнитное действие электрического тока. Сопротивление проводника. Величина R называется электрическим сопротивлением проводника. Единица сопротивления - 1 Ом. Для однородного цилиндрического проводника , , , , j= закон ома в диф-ном форме

14. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

Прохождение электрического тока по проводнику представляет собой процесс упорядоченного движения зарядов в электрическом поле, существующем в проводнике. При этом силы электрического поля, действующие на заряды, совершают работу. Назовем эту работу “работой тока” (Aэл.) и рассчитаем ее на участке цепи 1-2, содержащем сопротивление R (см. рисунок). Из электростатики известно, что Aэл. = q*(φ1 - φ2).; q = I*t; U = I*R; U = φ1 - φ2

Следовательно, работу тока можно вычислить с помощью следующего соотношения: Aэл. = I*U*t = I²*R*t = U²*t/R . Мощностью (Nэл.) называется работа, совершаемая током за единицу времени: dNэл. =d Aэл./dt . => Nэл. = I*U = I²*R = U²/R. Мощность электрического тока на опыте определяется с помощью амперметра и вольтметра или специального прибора – ваттметра.

Закон Джоуля-Ленца: Если по активному сопротивлению (проводнику) течет постоянный ток, то работа тока на этом участке идет на преобразование электрической энергии во внутреннюю. Увеличение внутренней энергии проводника приводит к повышению его температуры (проводник нагревается).

По закону сохранения энергии количество теплоты (Q), выделяющееся в проводнике при прохождении электрического тока, равно работе тока: dQ = dAэл.

Q = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R