2. Для Полупроводников и Электролитов
Для полупроводников и электролитов температурная зависимость обратная: при увеличении температуры их сопротивление уменьшается.
Полупроводники: Нагрев увеличивает количество свободных носителей заряда (электронов и дырок), что преобладает над увеличением частоты столкновений.
Электролиты: Нагрев уменьшает вязкость электролита, увеличивая подвижность ионов.
Вот конспект по работе, мощности тока и закону Джоуля-Ленца:
14. Работа и Мощность Тока. Закон Джоуля-Ленца
1. Работа Электрического Тока ( ) ⚡️
Работа электрического тока — это работа, совершаемая электрическим полем (и сторонними силами в источнике) при перемещении зарядов по цепи.
Определение: Работа тока на участке цепи равна произведению напряжения ( ) на этом участке, силы тока ( ) и времени ( ), в течение которого протекал ток:
Единицы измерения:
СИ: Джоуль (
).
.На практике часто используют киловатт-час (
).
С использованием Закона Ома (
):
2. Мощность Электрического Тока ( ) 💪
Мощность электрического тока — это скорость совершения током работы, то есть работа, совершаемая током в единицу времени.
Определение:
Единица измерения: Ватт (
).
.С использованием Закона Ома:
Полная мощность источника
Полная мощность (
),
развиваемая источником тока, определяется
произведением ЭДС (
)
на силу тока (
):
Эта мощность расходуется на:
Полезную мощность (
)
во внешней цепи (
).Потери мощности (
)
на внутреннем сопротивлении (
)
самого источника.
3. Закон Джоуля-Ленца 🔥
Закон Джоуля-Ленца устанавливает связь между работой электрического тока и количеством теплоты, выделяющейся в проводнике.
Формулировка: Количество теплоты ( ), выделяющееся на участке цепи, равно работе тока на этом участке, и прямо пропорционально квадрату силы тока ( ), сопротивлению проводника ( ) и времени прохождения тока ( ).
Историческая справка: Закон был независимо открыт Джеймсом Джоулем (Англия) и Эмилием Ленцем (Россия).
Физический смысл: Выделение теплоты происходит из-за столкновений свободных электронов, движущихся под действием поля, с ионами кристаллической решётки проводника. При этом кинетическая энергия электронов передаётся ионам, увеличивая их тепловые колебания, что приводит к нагреву проводника.
Другие формы записи (через Закон Ома):
Важное условие: Закон в форме применим только к участкам цепи, где вся работа тока идёт на нагрев (т.е. нет совершения механической работы, химических превращений и т.п., как, например, в электродвигателях или аккумуляторах).
Отлично, вот конспект по Правилам Кирхгофа для анализа сложных электрических цепей:
15. Правила Кирхгофа
Правила Кирхгофа — это два правила, которые позволяют рассчитывать токи во всех ветвях разветвлённой (сложной) электрической цепи, содержащей несколько источников ЭДС и несколько резисторов.
Основные понятия
Узел (Node): Точка цепи, где сходятся три или более проводника (ветви).
Ветвь (Branch): Участок цепи между двумя узлами, содержащий последовательно соединённые элементы (источники ЭДС и/или резисторы).
Контур (Loop): Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям цепи.