Раздел 3. Постоянный электрический ток.

1. Основные параметры тока и элементов электрической цепи. Законы Ома, Джоуля-Ленца. Сверхпроводимость.

Электрический ток – направленное движение зарядов в проводнике.

Условия возникновения тока:

1. Нужны носители тока, то есть заряды (свободные или почти свободные)

2. Надо нарушить равновесие заряда в проводнике (либо , либо )

Если на заряд действует сила, то заряд должен двигаться с ускорением, но они двигаются с равномерной скоростью. Можно сделать вывод, что движение зарядов происходит в среде с сопротивлением.

Параметры тока:

1. Сила тока (ток):

2. П лотность тока: . Плотность тока имеет смысл в точке (скорость зависит от точки пространства)

.

Если сила тока не меняется ни по величине, ни по направлению с течением времени, то ток – постоянный

Пусть , тогда напряжённость эл.поля будет напрвлено от точки1 к точке 2 как во внешней , так и внутренней цепи.

Как не допустить возрастания потенциала точки 2? Необходимо из точки 2 в точку 1 переместить положительны заряд, то есть переносить его против электростатического поля. Участок цепи, на котором перенос зарядок происходит против электростатического поля – источник (перенос осуществляется благодаря сторонним силам, напряжённость поля которых ). Физическая величина, численно равная работе сторонней силы по переносу единичного положительного заряда внутри источника – электродвижущая сила (ЭДС):

1. Т ок проводимости

2. Наведенный ток – это механизм преобразования

энергии постоянного тока в энергию электромагнитных

колебаний. Пусть между мет. пластинами (сетками) Следовательно, во внешней цепи только за счет наведенных зарядов возникает разность потенциалов, а в следствие этого возникает ток, называемый наведенным. Заряды тока проводимости при этом могут не попадать на пластины (сетки)

3. Т ок смещения. Пусть во внешнеё цепи течёт ток проводимости

При этом заряды на пластинах тоже q , но не переходят

с пластины на пластину внутри конденсатора. Тогда

Но с другой стороны по теореме Остраградского-Гаусса.

Следовательно, .

То есть линии тока проводимости плавно переходит в линии вектора d /dt . по размерности тока. Этот ток называют током смещения.

,

З аконы Ома

В общем случае:

Рассмотрим следующую схему:

1. - закон Ома для однородного участка цепи

2. – закон Ома для неоднородной цепи

3. – закон Ома для замкнутой цепи

Закон Джоуля-Ленца

Е сли в проводнике устанавливается равновесие, то работа электрического тока должна быть равна потерям энергии на этом участке цепи. Тогда мы получаем закон Джоуля-Ленца: . Но этот закон работает не всегда, вернее не только с тепловой энергией. Также закон Джоуля-Ленца может носить частный характер. Если мы применим к его формуле закон Ома, то получим . При этом сопротивление само является функцией температуры.

На графики зависимости сопротивления от температуры

показано явление сверхпроводимости, то есть резкого

падения температуры, это чисто квантовый эффект.