6.4. Основные формулы и соотношения

Сила тока - скалярная физическая величина, численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени

.

Плотность тока - векторная величина. Её модуль численно равен величине заряда, протекающего через единицу поперечного сечения проводника за единицу времени. Направлен вектор в сторону движения положительных зарядов на данном участке проводника.

Сопротивление проводника равно

,

где  - удельное сопротивление материала проводника, l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения проводника. Удельное сопротивление зависит от температуры следующим образом

 = ₀ (1 + t),

где ₀ - удельное сопротивление материала проводника при 0^оС. Его численное значение можно взять из справочников или оно приводится в задаче.

 - температурный коэффициент сопротивления,

.

Расчет сопротивления участка цепи при параллельном и последовательном соединении отдельных проводников

; R = R₁ + R₂ + …

(параллельное соединение) (последовательное соединение)

Однородным является участок цепи, на котором работу по перемещению зарядов совершают только электрические силы, т.е. на участке нет ЭДС. Закон Ома для однородного участка цепи

.

Закон Ома для полной цепи

.

Закон Ома в дифференциальной форме

,

где  - удельная проводимость проводников,

 - удельное сопротивление проводников.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

.

а) ₁₂

и ₊  _--

В этом случае ₁  ₂ =IR +  или U = (₁ ₂ - 

б) ₁₂

 ₊  _--

₁ ₂ =IR - .

При таком включении ЭДС падение напряжения на всем участке

U = (₁ - ₂) + .

Работа электрического тока на участке цепи определяется следующим образом

.

Мощность тока равна

.

Закон Фарадея для электролиза

,

где k - электрохимический эквивалент вещества.

КПД электрической цепи

,

где А_n - работа тока на внешнем участке цепи,

А₃ - полная энергия, вырабатываемая источником тока

А₃ = q = It.

6.5. Вопросы для самоконтроля

1.По однородному металлическому проводнику постоянного сечения течет электрический ток. Считаются известными следующие величины:

S - площадь поперечного сечения проводника:

U - напряжение (разность потенциалов) на концах

проводника:

- удельная электропроводность проводника:

L - длина проводника.

Через какие из этих величин можно выразить плотность тока? Укажите сумму их номеров

2.По однородному металлическому проводнику постоянного сечения течет ток. Считаются известными следующие величины:

- заряд электрона,

- средняя скорость направленного поля в проводнике,

- напряженность электрического поля в проводнике,

- площадь поперечного сечения проводника,

- сила тока, текущего по проводнику.

Через какие из этих величин можно выразить концентрацию свободных электронов в проводнике? Укажите сумму их номеров.

3.На рисунке изображена вольт-амперная характеристика металлического проводника.

1. Оставалось ли постоянным сопротивление проводника на участке1?

2. Верно ли, что температура проводника повысилась по

достижении напряжения ?

4 Оставалось ли неизменным сопротивление проводника на участке 2?

8. Одинаковы ли сопротивления проводника на участках 1 и 2 ?

Укажите сумму номеров вопросов, на которые Вы ответили «да».