- •31. Теорема Остроградского-гаусса в диэлектрике.
- •32. Поляризация диэлектрика
- •33. Поведение проводника в эл. Статич. Поле.
- •34. Распределение зарядов в проводнике.
- •35. Электрическая емкость уединенного проводника
- •36. Плоский конденсатор. Батарея конденсатора и ее емкость.
- •37. Классическая электронная теория проводимости металлов
- •38. Закон Ома для участка цепи
- •39 Закон Ома для полно цепи
37. Классическая электронная теория проводимости металлов
Исходя из представлений о свободных электронах, Друде разработал классическую теорию электропроводности металлов, которая затем была усовершенствована Лоренцем. Друде предположил, что электроны проводимости в металле ведут себя подобно молекулам идеального газа. В промежутках между соударениями они движутся совершено свободно, пробегая в среднем некоторый путь . Правда в отличие от молекул газа , пробег которых определяется соударениями молекул друг с другом, электроны сталкиваются преимущественно не между собой, а с ионами, образующими кристаллическую решетку металла. Эти столкновения приводят к установлению теплового равновесия между электронным газом и кристаллической решеткой. Полагая, что на электронный газ могут быть распространены результаты кинетической теории газов, оценку средней скорости теплового движения электронов можно произвести по формуле . Для комнатной температуры ( 300К) вычисление по этой формуле приводит к следующему значению: . При включении поля на хаотическое тепловое движение, происходящее, со скоростью , накладывается упорядоченное движение электронов с некоторой средней скоростью . Величину этой скорости легко оценить, исходя из формулы, связывающей плотность тока j с числом n носителей в единице объема, их зарядом е и средней скоростью :
(18.1) |
Предельная допустимая техническими нормами плотность тока для медных проводов составляет около 10 А/мм2 = 107 А/м2. Взяв для n=1029 м-3, получим
Таким образом, даже при больших плотностях тока средняя скорость упорядоченного движения зарядов в 108 раз меньше средней скорости теплового движения .
38. Закон Ома для участка цепи
Зако́н О́ма — физический закон, определяющий связь между Электродвижущей силой источника или напряжением с силой тока и сопротивлениемпроводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.
Величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению приложенному к этому участку и обратно пропорциональна его сопротивлению.
I- величина (сила) тока
U- напряжение
R- сопротивление
из закона Ома получаем:
39 Закон Ома для полно цепи
, (2)
где:
-
— ЭДС источника напряжения(В),
-
— сила тока в цепи (А),
-
— сопротивление всех внешних элементов цепи(Ом) ,
-
— внутреннее сопротивление источника напряжения(Ом) .
Из Закона Ома для полной цепи вытекают следствия:
-
При r<<R Сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению. А сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения
-
При r>>R Сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит. И источник может быть назван источником тока.
Часто[2] выражение:
(3)
(где есть напряжение или падение напряжения, или, что то же, разность потенциалов между началом и концом участка проводника)тоже называют «Законом Ома».
Таким образом Электродвижущая сила в замкнутой цепи, по которой течёт ток в соответствии с (2) и (3) равняется:
(4)
То есть сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника. Последний член в этом равенстве специалисты называют «напряжением на зажимах», поскольку именно его показывает вольтметр, измеряющий напряжение источника между началом и концом присоединённой к нему замкнутой цепи. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.
К другой записи формулы (3), а именно:
(5)
Применима другая формулировка:
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи. |
Выражение (5) можно переписать в виде:
(6)
где коэффициент пропорциональности G назван проводимость или электропроводность.Изначально единицей измерения проводимости был «обратный Ом» — Mо, впоследствие переименованный в Си́менс (обозначение: См, S)