Электрический ток. Электрическая цепь и её элементы.
Электрический ток — направленное движение заряженных частиц. Такими частицами могут являться: в металлах — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях — электроны, в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).
Электрический ток имеет следующие проявления:
Нагревание проводников (в сверхпроводниках не происходит выделения теплоты).
Изменение химического состава проводников (наблюдается преимущественно в электролитах).
Создание магнитного поля (проявляется у всех без исключения проводников).
Электрическая цепь — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитных процессов, в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. Электрическая цепь - совокупность соединенных между собой источников электрической энергии, приемников и соединяющих их проводов (линия передачи).
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным элементам электрической цепи относятся те, в которых индуцируется ЭДС (источники ЭДС, электродвигатели, аккумуляторы в процессе зарядки и т. п.). К пассивным элементам относятся электроприемники и соединительные провода.
Элементы электрической цепи, обладающие электрическим сопротивлением и называемые резисторами, характеризуются так называемой вольт-амперной характеристикой - зависимостью напряжения на зажимах элемента от тока в нем или зависимостью тока в элементе от напряжения на его зажимах.
Закон Ома. Электрическое сопротивление и проводимость. Виды соединения резисторов
Закон Ома — эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника.
Закон Ома для полной цепи:
,
где:
— ЭДС источника
напряжения(В),
— сила
тока в цепи (А),
— сопротивление всех
внешних элементов цепи (Ом),
— внутреннее
сопротивление источника напряжения (Ом).
Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать. прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением(резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.
Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как
где
R — сопротивление;
U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника;
I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.
Электрическая проводимость (электропроводность, проводимость) — способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению.
Удельной проводимостью (удельной электропроводностью) называют меру способности вещества проводить электрический ток. Согласно закону Ома в линейном изотропном веществе удельная проводимость является коэффициентом пропорциональности между плотностью возникающего тока и величиной электрического поля в среде:
где
—
удельная
проводимость,
—
вектор плотности
тока,
—
вектор напряжённости
электрического поля.
Виды соединения резисторов :
Последовательное соединение резисторов. При последовательном соединении нескольких резисторов конец первого резистора соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д. При таком соединении по всем элементам последовательной цепи проходит один и тот же ток I.
Параллельное соединение резисторов. При параллельном соединении нескольких приемников они включаются между двумя точками электрической цепи, образуя параллельные ветви. Заменяя лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2, R3, получим схему. При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одинаковое напряжение U
Смешанное соединение резисторов. Смешанным соединением называется такое соединение, при котором часть резисторов включается последовательно, а часть — параллельно.