Параллельное соединение проводников

П араллельное соединение – соединение, при котором начала и концы участков электрической цепи соответственно соединяются.

Закон токов: при параллельном соединении сила тока в общей части цепи равна сумме сил токов в отдельных участках.

Закон напряжений: при параллельном соединении напряжения на участках цепи равны общему напряжению на цепи.

Закон сопротивлений: при параллельном соединении величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого участка цепи.

При параллельном подключении к цепи ещё одного участка её сопротивление уменьшается. Если сопротивления участков одинаковы, то общее сопротивление:

Для параллельного соединения двух участков можно применять формулу:

Смешанное соединение проводников

С мешанное соединение – соединение, при котором в электрической цепи присутствуют участки параллельного и последовательного соединения проводников.

Перед расчётом цепи со смешанным соединением её рекомендуется перерисовать, «растянув» по вертикали (или горизонтали), как показано в левой части рисунка.

Затем участки последовательного или параллельного соединения заменяются эквивалентными сопротивлениями (используя соответствующие законы сопротивлений). Это повторяется до тех пор, пока не останется один участок.

Работа электрического тока. Закон Джоуля–Ленца

Работа электрического тока – работа электростатических и сторонних сил по перемещению заряда. Она может быть найдена через известное напряжение на участке цепи.

A = qU.

С учётом определения силы тока

A = IUt.

Если вся совершаемая работа идёт только на тепловое действие тока, то с учётом закона Ома:

Последнее равенство известно как закон Джоуля–Ленца, полученный экспериментально: количество теплоты, выделяемое на участке цепи при протекании постоянного тока, равно произведению квадрата силы тока на сопротивление участка и на время протекания тока.

Мощность электрического тока

Мощность электрического тока – величина, равная отношению работы электрического тока к тому интервалу времени, за который она была совершена.

С учётом формулы работы электрического тока:

P = IU.

Если вся совершаемая работа идёт только на тепловое действие тока, то, с учётом закона Ома:

Носители электрического заряда в различных средах Ток в металлах

Электрический ток может протекать в различных средах, отличающихся природой свободного заряда.

С лабые связи валентных электронов в атомах металла не препятствуют выходу электрона из атома. При этом образуются свободный электрон и положительный ион. Ион – атом, который потерял или приобрёл один или несколько электронов, не может уйти из узла кристаллической решётки и не участвует в переносе заряда. Твёрдые металлы обладают электронной проводимостью.

Для тока в металлах справедлив закон Ома. Электрическое сопротивление металлов описывается формулами однородного проводника.

Ток в жидкостях

Не все жидкости являются проводниками. Рассмотрим ток в растворах и расплавах электролитов.

Электролиты – вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток. Это кислоты, соли, щёлочи, то есть вещества, которые имеют ионное строение. Жидкости обладают ионной проводимостью.

Протекание тока в электролитах сопровождается химическими реакциями.

Электролиз – процесс выделения на электродах вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями при протекании тока через раствор или расплав электролита. Законы электролиза были открыты экспериментально М. Фарадеем в первой половине XIX века.

Первый закон электролиза: масса выделившегося при электролизе вещества прямо пропорциональна заряду (силе тока и времени его протекания), прошедшему через электролит.

m = kq или m = kIt,

где k – электрохимический эквивалент – постоянная величина, показывающая массу выделившегося вещества при прохождении заряда 1 Кл.

Второй закон электролиза: электрохимический эквивалент – постоянная для данного вещества величина, определяемая выражением:

где F – постоянная Фарадея, равная произведению постоянной Авогадро на величину элементарного заряда M – молярная масса вещества, z – валентность иона.

Обобщённый закон электролиза:

Для тока в растворах и расплавах электролитов справедлив закон Ома. Электрическое сопротивление электролитов описывается формулами однородного проводника.