fizika-ege-shpora / Физика / Ток. Физика

VII. Постоянный ток

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц, т. е.

такое движение, при котором через поперечное сечение проводника

происходит перенос заряда.

1. Упорядоченная скорость

Носители тока - заряженные частицы, движение которых образует ток.

2. Сила тока

q

Модуль заряда,

Модуль силы тока

I

=

перенесенного через

Единица

t

поперечное сечение

проводника за время t.

измерения силы

тока в СИ:

I = const

v уп

1 А = 1Кл/с

r

Если сила тока меняется (I ≠ const), то вычисляют

3. Плотность тока— вектор

мгновенные значения силы тока (для каждого момента):

j , направление которого

dq

dq - заряд, перенесенный через

модуль вектора

j

совпадает с направлением, в котором

I =

= q′(t)

переносится положительный заряд:

поперечное сечение проводника за

сила тока через

dt

I

r

r

r

такое малое время dt, за которое сила

j =

поперечное

j ↑↑v

уп(+) ; j

↑↓v уп(−)

тока не успевает существенно

S

сечение S

r

Скорость упорядоченного

измениться.

во всех точках сечения

j

4. Закон Ома для участка цепи,

S одинаковы

j

= q0 nv уп

движения носителей тока

Концентрация

не содержащего ЭДС

U

Напряжение (разность

носителей тока

I

Заряд одного носителя.

Модуль силы тока

I

=

потенциалов) между концами

в проводнике

R

проводника U = ϕ1 - ϕ2 ,

R

(если ток течет от точки 1 к

1

ток

2

U

Сопротивление проводника

точке 2).

Площадь поперечного сечения провода

ρl

S

Единица измерения сопротивления

ρ

Удельное сопротивление

R =

материала, из которого

S

в СИ: 1 Ом = 1В/А

изготовлен провод.

Единица измерения удельного

ρ0

ρ = ρ0(1 + α t)

Температурный коэффициент

l — длина сопротивления в СИ: 1 Ом м

t

провода

о

Температура проводника в оС.

сопротивления металла

0

С

Источник тока — проводник, в

котором действуют сторонние силы.

5. Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС

Сторонние силы — любые силы не

I R = ϕ1

− ϕ2 + õ

õ

R

электростатического происхождения,

1

2

понуждающие носители тока к

упорядоченному движению.

Направление обхода от 1→ к 2

r

Сила тока,

Полное

Суммарная

õ > 0, если источник направляет

+ Fстор(+)

текущего по

сопротивление

ЭДС на

−

участку 1 - 2

участка 1-2

участке 1-2

обход

ток ↑↑ обходу 1→2

ЭДС источника

Fстор(−)

I > 0, если ток ↑↑ обходу 1→2

Aстор

õ < 0, если источник направляет

(электро-

I < 0, если ток

↑↓

→

ток ↑↓ обходу 1→2

движущая сила) õ =

1-2

обходу 1 2

обход

q

6. Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

õ, r

Работа сторонних сил источника над

∑õ

Сила тока,

õ

Суммарная ЭДС цепи

зарядом q при его перемещении через

I =

текущего через

I

=

источник в направлении обхода 1→2

Rполн

каждый элемент

R

+ r

Полное (суммарное)

R

Внутреннее сопротивление источника

сопротивление цепи

цепи

7. Последовательное соединение проводников

— соединение, при котором заряд полностью, без

a Iобщ

R1

R2

ответвлений, перетекает из предыдущего проводника в

…

b

Iобщпосл = I1 = I2 = …

следующий.

+

−

Uобщпосл = U1 + U2 + …

Rобщпосл = R1 + R2 + …

U1

U2

Если R1

= R2 = … = RN = R, то Rпосл = NR

Uобщ = ϕa − ϕb Общее напряжение — напряжение

общ

между выходами системы.

Iобщ — общий ток — ток, втекающий через (+) выход системы и вытекающий через (−) выход.

Rобщ =

Uобщ

— общее сопротивление — сопротивление резистора, который можно включить

Iобщ один вместо всей системы между ее выходами, при этом Iобщ и Uобщ не изменятся.

8. Параллельное соединение проводников — соединение, при котором каждый проводник

R1

присоединен одним концом к (+) выходу системы, а

Iобщпар = I1 + I2 + …

Iобщ

другим концом к (−) выходу.

пар

= U1 = U2 = …

+

−

Uобщ

R2

…

1

=

1

+

1

+…

Если R1 = R2 = … = RN = R, то Rобщпар =

R

Uобщ

Rобщпар

N

R1

R2

9. Работа и мощность электрического тока

Тепловая мощность (количество

Количество теплоты,

теплоты, выделяющееся за единицу

выделяющееся на участке

Для участка, не содержащего ЭДС

времени)

A

=

A

= Q = IUt = I

2 Rt =

U 2

t

N

тока

= N

эл

= N

тепл

= IU = I 2 R = U 2

тока

эл

R

R

I = const

Работа тока

Работа электрической силы

Мощность тока

Мощность электрической силы

Для участка, содержащего ЭДС

Aтока = Aэл = IUt

Nтока = Nэл = IU

Q = I 2 Rt

Nтепл

= I 2 R

Aстор= Iõt

Nстор= Iõ

I = const

Работа сторонних сил источника

Мощность сторонних сил источника

10. КПД электрической цепи

U

= ϕa - ϕb — напряжение на нагрузке.

õ, r

Nнагр

U

R

11. Условие выделения максимальной

мощности на нагрузке:

a

η = Nист

= õ = R + r

При данных значениях r и õ, максимальная

b

мощность выделяется при условии, что

R = r

R

Сопротивление нагрузки (внешнее

сопротивление)

12. Закон Фарадея для электролиза

Молярная масса ионов, выделяющихся при электролизе.

M

Электрохимический эквивалент вещества, выделяющегося

m =

ионов

It = kIt = kq

при электролизе

Заряд, выделившийся на электроде при электролизе.

ZeNA

Число Авогадро.

Сила тока при электролизе

Энергия, затраченная на электролиз

Модуль заряда электрона

Количество теплоты,

Масса вещества,

Валентность ионов,

2

выделившееся в электролите

выделяющихся при

выделившегося на

электролизе.

IUt = I Rt + Iõполt

Энергия, затраченная на выделение

электроде за время t

Напряжение

Сопротивление

веществ на электродах

ЭДС поляризации электролита

между

электролита

электродами