111.Сторонні сили. Електрорушійна сила

Сторонні сили — загальна назва усіх відмінних від електростатичних механізмів дії на носії заряду, що змушують їх рухатися з областей із малою енергією в електричному полі в області з більшою енергією.

Сторонні сили необхідні для протікання струму в електричному колі. За своєю природою сторонні сили можуть бути різноманітними: в змінному магнітному полі — це магнітна індукція, в батарейках — хімічні реакції, в термопарах — тепло,в індукційному генераторі вони виникають за рахунок механічної енергії обертання ротора генератора.

Числовою характеристикою дії сторонніх сил є електрорушійна сила.

Електрорушійна сила (ЕРС) — кількісна міра роботи сторонніх сил із переміщення заряду, характеристика джерела струму.

Позначається здебільшого літерою , вимірюється в системі СІ у Вольтах. Електрорушійна сила ділянки кола дорівнює енергії, яку отримує одиничний заряд, пройшовши цю ділянку кола.

Для замкненого кола:

, де  — стороння сила.

112.Робота, потужність електричного струму. Закон Джоуля-Ленца.

Робота - фізична величина, яка визначає енергетичні затрати при переміщенні фізичного тіла. Потужність електричного струму — фізична величина, що характеризує швидкість передачі або перетворення електричної енергії і дорівнює відношенню роботи струму до часу, за який виконана робота. P = U I

Закон Джоуля — Ленца  : кількість теплоти, що виділяється струмом в провіднику, пропорційна силі струму, часу його проходження і падінню напруги.

, де I — сила струму, R — опір, t — час.

Закон Джоуля-Ленца справедливий у межах застосованості закону Ома.

113.Електричний струм у металах

Електричний струм — це процес упорядкованого (спрямованого) руху заряджених частинок. Найбільш відомі струми в металах. Метал має кристалічну ґратку, утворену позитивними іонами (атомами, від яких зовнішні електрони відокремились і стали «вільними» в межах шматка металу). Упорядкований рух у металі «вільних» електронів під дією зовнішнього електричного поля і являє собою струм у металі.

При відсутності зовнішнього електричного поля рух вільних електронів нагадує хаотичний рух молекул ідеального газу (а). 

Під впливом електричного поля джерела струму електрони, продовжуючи хаотичний рух, напрямлено дрейфують. Результуючий рух електрона між точками А і В (б), незважаючи на незникаючу хаотичність руху, є спрямованим. 

Отже, електричний струм у металі — це упорядкований (чи спрямований) рух «вільних» електронів під впливом електричного поля. 

114.Класична електронна теорія металів.

Класична електронна теорія провідності металів створена в 1900 р. німецьким фізиком П. Друде. У своїй теорії П. Друде виходив із припущення, що висока електропровідність металів зумовлена великою кількістю носіїв заряду – електронів, які хаотично переміщуються в об’ємі металу. Електрони провідності утворюють в металі електронний газ, який має властивості одноатомного газу.

В основу класичної теорії провідності металів покладено такі положення.

Метал як кристалічне тіло є системою позитивних іонів і вільних електронів. Кристалічну гратку утворюють розташовані правильними і жорсткими рядами іони, які здійснюють теплові коливання навколо положення рівноваги. Всередині іонної гратки хаотично рухаються електрони, створюючи електронний газ.

Електронний газ вважається ідеальним газом, взаємодією між електронами можна знехтувати, враховується тільки взаємодія з іонами гратки.

Електронний газ підлягає законам одноатомного ідеального газу.

Внаслідок хаотичного руху електронів у разі відсутності електричного поля в металі немає домінуючого напряму переміщення зарядів.

Електрон набуває енергії впорядкованого руху під дією зовнішнього електричного поля тільки на шляху вільного пробігу.