Билет №5 Последовательное и параллельное соединение потребителей.

1.При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова: I=I1=I2=I3. Все амперметры на рис. 16.9 показывают одинаковую силу тока. Объясняется это тем, что заряды в цепи не создаются и не уничтожаются. Индекс у обозначения силы тока при последовательном соединении ставить нет смысла.

2. При последовательном соединении напряжение на внешней цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: Uпосл=U1+U2+U3.

3. Напряжения на отдельных участках цепи при последовательном соединении прямо, пропорциональны сопротивлениям участков: U1: U2: U3=R1 : R2: R3.

4.При последовательном соединении эквивалентное сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: Rпосл=R1+R2+R3

1.При параллельном соединении напряжения на отдельных ветвях и на всем разветвлении одинаковы: U1=U2=U3=U. (рис. 16.10)

2.Ток до и после разветвления равен сумме токов в отдельных ветвях: Iпар=I1+I2+I3

3. Токи в отдельных ветвях разветвления обратно пропорциональны сопротивлениям этих ветвей:

4.Проводимость всего разветвления равна сумме проводимостей отдельных ветвей:

Билет №6 Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Сторонние силы характеризуются работой, которую они совершают над перемещающимися зарядами. Работа сторонних сил по перемещению единичного заряда называется электродвижущей силой (ЭДС):

ЭДС измеряется в вольтах. В электрической цепи, по которой течет ток, всегда есть участки, на которых действуют сторонние силы. Величину, характеризующую зависимость электрической энергии, приобретенной зарядом в генераторе, от внутреннего устройства последнего, называют электродвижущей силой генератора и обозначают э. д. с. или . Электродвижущую силу генератора измеряют работой сторонних сил, выполненной при перемещении единичного положительного заряда: =Аст/q Электродвижущая сила численно равна энергии, полученной единичным электрическим зарядом во внутренней цепи, а напряжение U равно той энергии, которую он теряет во внешней цепи. Кроме того, этот заряд теряет во внутренней цепи энергию Ir, которая идет на выделение тепла в источнике электрической энергии. Так как энергия в цепи не возникает и не исчезает, то сколько энергии заряд получает, столько же и теряет, пройдя всю замкнутую цепь. Поэтому = U+Ir. Если внешняя цепь состоит из неподвижных металлических про-водников, эквивалентное сопротивление которых R, то U=IR, так как в этом случае вся электрическая энергия расходуется на тепловое действие. Заменяя в напряжение U через IR, получаем =IR+Ir, откуда I= /(R+r) Это соотношение называют законом Ома для всей цеп и: сила тока в электрической цепи с одной э. д. с. прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешней и внутренней цепей.

Билет №7 Работа электрического тока. Мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Тепловое действие тока.

Работа электрического тока – это величина, показывающая количество электрической энергии, превратившейся в другие виды энергии: тепловую, механическую и т.д. Например, в лампочке электрическая энергия превращается в световую и тепловую. Работа тока A численно равна произведению напряжения на силу тока и на время действия тока:

Полную работу тока на участке цепи, который является потребителем, можно найти по формуле: An=Uq, где U — напряжение на участке цепи, a q — заряд, перенесенный через поперечное сечение проводника за время прохождения t тока. Так как q=It, то An=UIt Поскольку напряжение и ток на участке цепи можно измерить вольтметром и амперметром, формула удобна на практике для вычисления полной работы тока. По этой формуле работу можно вычислить независимо от того, в какой вид энергии превращается электрическая энергия на рассматриваемом участке цепи. Когда вся электрическая энергия превращается во внутреннюю энергию (т. е. затрачивается на нагревание участка цепи), справедлива формула: I=U/R. Подставляя это выражение в An=UIt, получим другую формулу для вычисления работы тока на участке цепи без э. д. с: A=U²·t/R. Поскольку U=IR, формулу можно записать еще следующим образом: A=I²Rt. Итак, при вычислении работы тока на участке цепи без э. д. с. можно пользоваться любой из формул.

Мощностью тока P называется работа тока, совершаемая в единицу времени:

Таким образом, мощность постоянного тока равна произведению напряжения на силу тока. Мощность тока также как и механическая мощность в СИ измеряется в ваттах (Вт). Работа тока помимо джоулей измеряется еще и в киловатт-часах (кВт·ч):

Тепловое действие тока на опытах было изучено английским ученым Дж. Джоулем и русским физиком Э. Ленцем. Количество тепла, выделенного током в проводнике, равно работе электрического поля по преодолению сопротивления проводника: Q=AT=I²·Rt. Формула является математическим выражением закона Джоуля — Ленца: количество тепла, выделенного током в проводнике, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения. Используя закон Ома, можно также вывести другие формы закона Джоуля-Ленца:

Количество теплоты, выделенной током в каждом проводнике при последовательном соединении, прямо пропорционально сопротивлению этих проводников. Количество теплоты, выделенной током в параллельно соединенных участках цепи без э. д. с, обратно пропорционально сопротивлению этих участков. Q1/Q2=R2/R1. При последовательном соединении большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением, а при параллельном соединении — с меньшим.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ