Электродинамика
Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц. Достаточные условия существования электрического тока: наличие свободных заряженных частиц, наличие электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой F=qE, создающего и поддерживающего их упорядоченное движение. Действия тока: магнитное, тепловое, световое, химическое, механическое. Направление тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.
Сила тока численно равна заряду, протекающему через данное поперечное сечение проводника в единицу времени. I=q/t
Единица измерения: [I]=A=Кл/с
Плотность тока: j=I/S=q0*n*v, где n-концентрация частиц; v-скорость частиц.
Единица измерения: [j]=A/m^2
Скорость распространения тока
скорости света
Скорость носителей
заряда
10^4 м/сДля упорядоченного перемещения зарядов внутри проводника необходима сила, действующая на заряды в определенном направлении, создающаяся электрическим полем. Чтобы в проводнике протекал постоянный ток внутри должно существовать стационарное электрическое поле, иначе, между концами проводника нужно поддерживать постоянную разность потенциалов. Стационарное электрическое поле создается зарядами проводников в электрической цепи. Электрическое поле, заставляющее заряды в проводнике двигаться, тоже потенциально => понятия потенциал и разность потенциалов тоже работают. Напряжение - разность потенциалов.
Электродинамика
Зависимость сопротивления от температуры ( R = R0*(1+a*dt), где a - температурный коэффициент сопротивления - относительное изменение сопротивления при нагревании проводника на один градус).
Сверхпроводимость: при температурах, близких к абсолютному нулю, в некоторых материалах возникает сверхпроводимость, характеризуемая двумя явлениями: нулевое сопротивление и вытеснение магнитного поля.
Закон Ома для участка цепи (без ЭДС): I = U/R
Сопротивление - физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.
Удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока. p=R*S/l=E/j
Реостат - электрический аппарат, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления.
Амперметр - прибор для измерения силы тока в амперах.
Амперметр требуется включать последовательно с прибором, сила тока на котором измеряется.
Сопротивление идеального амперметра равно нулю.
Вольтметр - прибор для измерения напряжения или ЭДС в вольтах.
Вольтметр требуется включать параллельно с прибором, напряжение на котором измеряется.
Сопротивление идеального вольтметра стремится к бесконечности
Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. А=UIt Мощность тока показывает работу тока, совершенную за единицу времени и равна отношению совершенной работы к времени, в течение которого эта работа была совершена. P=UI
Закон Джоуля-Ленца - физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Q=I^2*R*t
Вывод закона Ома для участка цепи из закона сохранения энергии:
Электродинамика
Расчёт параллельного и последовательного соединения проводников
Закон Ома (дифференциальная форма): j ~ E; 1/p = j/E Закон Ома (интегральная форма): U = IR
Шунтирование амперметра: увеличение диапазона значений амперметра Для шунтирования амперметра необходимо параллельно ему подключить резистор, сопротивлением r=R(a)/(n-1), где n - количество раз, в которое требуется увеличить диапазон значений амперметра.
Добавление сопротивления к вольтметру применяется для увеличения диапазона значений вольтметра. Резистор, сопротивлением r=R(v)*(n-1) (где n - количество раз, в которое требуется увеличить диапазон значений вольтметра) в таком случае требуется подсоединять последовательно с вольтметром.
Мост Уитстона:
Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС: I =
Электродинамика
ЭДС (электродвижущая сила) — скалярная величина, характеризующая работу сил, то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистатических цепях постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всего контура.
Закон Ома для полной цепи: E = IR+Ir (см. 13.15)
Для измерения ЭДС вольтметром требуется подключить его параллельно с источником тока. U=ER/(R+r)
Элемент Вольты (Вольтов столб): В 1799 г. Вольта изготовил первую электрическую батарею. Элемент Вольта состоял из серебряных (позже медных) и цинковых пластинок, нанизанных на непроводящий стержень; между пластинками были прокладки, смоченные слабой серной кислотой. Первую и последнюю пластинку соединяли проводам. После этого цинковая пластинка начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. Вольта предположил и показал, что по проволоке протекает электрический ток. При этом каждая пара пластинок давала 1,1 В.
Правило Вольты: нельзя получить гальванический элемент, если составить замкнутую цепь из одних только проводников первого рода (уголь и металлы), которые не претерпевают никаких химических изменений при прохождении тока.
Короткое замыкание — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.
При возникновении короткого замыкания напряжение на источнике тока замыкается «накоротко» через небольшое сопротивление проводов. Как следствие, в замкнутой цепи возникает очень большой ток. Он называется током короткого замыкания.
Плавкий предохранитель — компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. Плавкий предохранитель является самым слабым участком защищаемой электрической цепи, срабатывающим в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока. Все плавкие вставки, вне зависимости от конструктивных особенностей, включают в себя два основных элемента: плавкий элемент - токопроводящий элемент из металла, сплава нескольких металлов или специально подобранных слоёв нескольких металлов; корпус - механизм или систему крепления плавкого элемента к контактам, обеспечивающим включение плавкого предохранителя в целом, как устройства, в электрическую цепь. Корпуса плавких предохранителей обычно изготавливаются из высокопрочных сортов специальной керамики (фарфор, стеатит или корундо-муллитовая керамика). Для корпусов предохранителей с малыми номинальными токами используются специальные стекла. Корпус плавкой вставки обычно выполняет роль базовой детали, на которой укреплен плавкий элемент с контактами плавкой вставки, указатель срабатывания, свободные контакты, устройства для оперирования плавкой вставкой и табличка с номинальными данными. Одновременно корпус выполняет функции камеры гашения электрической дуги.
1-ый закон Кирхгофа: <сумма>Ii=0 (в узле) Правило*: при последовательном подключении источников тока, каждый положительный полюс которых соединён с отрицательным полюсом "соседнего" источника тока и наоборот, <сумма>Ei=E(eff) 2-ой закон Кирхгофа: <сумма>Ei=<сумме>Ij*Rj (по замкнутому контуру) Расчёт мостовой схемы: схемка на 5 резисторов, второй закон Кирхгофа на 4 замкнутых контура и первый закон Кирхгофа для узлов.
Метод узловых потенциалов: метод расчёта электрических цепей путём записи системы линейных алгебраических уравнений, в которых неизвестными являются потенциалы в узлах цепи.
Соображения симметрии. Бла-бла-бла.
Мощность источника тока: P =
,
где
КПД
источника тока:
