- •Конспект лекций по физике
- •Раздел 3 электричество
- •Часть 1
- •Электростатика Электростатическое поле в вакууме. Электрические заряды. Закон Кулона
- •Напряженность электростатического поля
- •Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей в вакууме
- •Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциальность электростатического поля.
- •Потенциал электростатического поля
- •Напряженность как градиент потенциала
- •Разность потенциалов некоторых полей
- •Электрическое поле в веществе. Электрический диполь
- •Диэлектрики в электростатическом поле
- •Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
- •Проводники в электростатическом поле
- •Электрическая емкость. Электрическая емкость уединенного проводника
- •Конденсаторы
- •Соединение конденсаторов в батарею
- •Энергия электростатического поля
- •Постоянный электрический ток. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока
- •Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
- •Закон Ома для участка цепи. Сопротивление цепи
- •Закон Ома для неоднородного участка цепи и для полной (замкнутой) цепи
- •Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля - Ленца
- •Зависимость сопротивления от температуры. Явление сверхпроводимости
- •Электрические цепи с последовательным и параллельным соединением потребителей
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление цепи
Немецкий физик Ом экспериментально установил, что сила тока в однородном металлическом проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.
-
Здесь — электрическое сопротивление
проводника.
Размерность сопротивления: = 1 Ом (ом).
Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи.
- проводимость проводника. [] = 1 См (сименс). . Поскольку , то проводимость
, а сопротивление .
Для однородного линейного проводника длиной и площадью
поперечного сечения можно написать:
где: - удельное сопротивление проводника, которое зависит только от материала проводника и внешних условий.
Значение для конкретного материала можно найти в справочнике. Размерность удельного сопротивления [] = 1 Омм.
С учетом изложенного закон Ома для участка цепи можно переписать: , откуда плотность тока определится как: .
Е
п
Закон Ома для неоднородного участка цепи и для полной (замкнутой) цепи
Неоднородным называется участок цепи, содержащий источник электрической энергии с ЭДС.
Если на неоднородном участке цепи действует ЭДС , а к концам участка приложена разность потенциалов , то напряжение на этом участке, как было изложено ранее: .
Применяя закон Ома для этого участка цепи, можно записать:
, где
, — сопротивление внешней цепи,
— внутреннее сопротивление источника тока.
Отсюда
Это выражение представляет собой закон Ома для неоднородного участка в интегральной форме (обобщенный закон Ома).
Поскольку величина скалярная, то ее следует считать положительной, если она способствует движению положительных зарядов в направлении 1 – 2, и отрицательной, если она препятствует движению положительных зарядов в направлении 1 - 2.
Если электрическая цепь замкнута, то точки 1 и 2 совпадают. Тогда и получаем закон Ома для полной (замкнутой) цепи:
Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна Э.Д.С. и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешней и внутренней цепи.
Если цепь разомкнута ( = 0), то , т.е. ЭДС равна разности потенциалов на концах разомкнутой цепи.
Контрольные вопросы
-
Изложите закон Ома для участка цепи.
-
Каким соотношением связаны сопротивление и проводимость, и в каких единицах измеряются эти физические величины?
-
По какой формуле можно вычислить сопротивление проводника?
-
Приведите формулировку закона Ома для участка цепи в дифференциальной форме.
-
Приведите формулировку закона Ома для неоднородного участка в интегральной форме (обобщенный закон Ома).
-
Изложите закон Ома для полной (замкнутой) цепи.