1-1 Основы теории цепей / Лекция № 2. Электрический ток
.pdf
Задачи
1.Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе настольного вентилятора за 30 секунд, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,1 А?
2.Определите мощность тока в обмотке электродвигателе, если при напряжении 400В сила тока равна 92А.
3. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть с напряжением 220В, если известно, что сопротивление нити накала лампы480 Ом.
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.
Задачи
1.Определите сопротивление электрической лампы, на баллоне которой написано: 100Вт, 220В.
2.Какую массу воды можно нагреть от 10 до 100 градусов Цельсия за счет энергии, получаемой за 15 мин электрическим чайником, включенным в сеть напряжением 220 В при силе тока 2 А?
3.Имеются две лампы мощностью 60 Вт и 100Вт, рассчитанные на напряжение 220В. Какая из них будет гореть ярче при включении в осветительную сеть?
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.
2.1. Причины электрического тока
Для возникновения электрического тока, требуется наличие свободных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля.
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.
При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит.
Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны учувствуют в упорядоченном движении.
В это случае говорят, что в проводнике устанавливается
электрический ток. |
ХНУРЭ. Профессор кафедры |
|
ТКС Шостко И.С. |
||
|
Электрическим током
называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов и ионов.
Если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникает. Полный заряд, переносимый через любое сечение проводника, будет при этом равным нулю, так как заряды разных знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.
Электрический ток имеет определённое направление. За направление тока
принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. (Такой выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой движение электронов – отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не
знали. |
ХНУРЭ. Профессор кафедры |
|
ТКС Шостко И.С. |
Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.
Во-первых, проводник, по которому течёт ток, нагревается.
Во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника, например выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т.д.).
В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитным. Так, магнитная стрелка вблизи проводника с током поворачивается. Магнитное действие тока в отличие от химического и теплового является
основным, так как проявляется у всех без исключения проводников. Химическое действие тока наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов, а нагревание
отсутствует у сверхпроводниковХНУРЭ. Профессор.кафедры
ТКС Шостко И.С.
Распределение напряженности Е и потенциала φ
электростатического поля связано с плотностью
распределения зарядов в пространстве уравнением Пуассона:
И
Где заряда.
|
1 |
|
|
φ |
1 |
ρ, |
|
E |
|
|
|
|
|||
|
|
ε |
|||||
|
|||||||
ρ |
q |
|
- объемная плотность |
||||
V |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.
Если заряды неподвижны, т. е. распределение зарядов в
пространстве стационарно, то ρ не зависит от времени, в результате чего и Е, и φ являются функциями только координат, но не времени. Поэтому поле и называется
электростатическим.
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.
Наличие свободных зарядов приводит к тому, что становится функцией времени, что порождает изменение со временем и характеристик электрического поля, появляется
электрический ток. Поле перестает быть электростатическим.
ХНУРЭ. Профессор кафедры ТКС Шостко И.С.