Электрический ток в газах.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом. Газ проводит ток в том случае, если некоторая часть его молекул ионизируется, то есть нейтральный атом расщепляется на положительный ион и свободный электрон. При этом совершается работа противоположных сил электростатического притяжения со стороны положительного ядра и электрона. Такая работа называется – энергией ионизации.

Для газа:

Электродинамика. Постоянный ток.

, ,

, , Закон Ома.

; - температурное изменение температуры.

, ,

- закон Джоуля–Ленца.

- правило Кирхгофа для узлов.

- правило Кирхгофа для контуров.

Последовательное соединение: I=const, ,

Параллельное соединение проводников: , U=const,

Законы электролиза.

m=kq=kT - первый закон Фарадея.

- второй закон Фарадея.

4.4. Электродвижущая сила

Из закона Ома следует, что сила электрического тока в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов на его концах. Иначе го­воря, когда разность потенциалов на концах проводника не равна нулю, по нему течет электрический ток. Если соединить концы проводника, то разность потенциалов на его концах станет равна нулю. Поэтому в замкнутой цепи при помощи одного только электрического поля не­возможно создать текущий длительное время электрический ток. Для того чтобы обеспечить существование электрического тока в замкнутой цепи в течение длительного времени, необходимо включить в эту цепь специальное устройство, производящее разделение положительных и от­рицательных зарядов. Такие устройства называются источниками, или генераторами электрического тока. При подключении к зажимам гене­ратора концов проводника заряды начинают перетекать по нему, т.е. в цепи возникает электрический ток, который идет до тех пор, пока рабо­тает генератор. Таким образом, назначение источника тока - создавать и поддерживать разность потенциалов на присоединенных к нему про­водниках. Примером источника тока может служить элемент питания (батарейка), в котором разделение зарядов происходит в результате хи­мических реакций.

Во всех, без исключения источниках тока разделение зарядов обусло­влено действием на подвижные заряды различных по своей природе сил, которые принято называть сторонними. К ним относятся все действую­щие на носители тока силы, кроме электростатических. Таким образом,

силу F . которая действует на один из подвижных зарядов в проводнике, можно представить в виде суммы

F = F_электр + F_стор

где второе слагаемое есть результирующая всех сторонних сил, действу­ющих на этот заряд. По аналогии с формулой (4.6) стороннюю силу можно записать как

F_стор = qE стор

где вектор Е_стор называют напряженностью поля сторонних сил.

Работа А силы F при переносе заряда q из точки 1 в точку 2 равна сумме работы А_злектр электростатической силы и работы А_стор сторонНих сил:

А = А_злектр + А_стор

Работа электростатической силы равна произведению заряда частицы на разность потенциалов между точками 1 и 2 начала и конца пути:

А_электр = q(₁ - ₂ ) (4.18)

Работа сторонних сил при перемещении заряда также пропорциональна его величине:

А_стор =q. (4-19)

Величину  называют электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), ко­торая действует на участке проводника между точками 1 и 2. Это есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного за­ряда из точки 1 в точку 2. Участок цепи, на котором действуют сторон­ние силы, называют неоднородным. На таком участке цепи происходит в зависимости от природы сторонних сил преобразование различных видов энергии (химической, магнитной и др.) в энергию электрического поля. Энергетической характеристикой источника тока является электродви­жущая сила.

Напряжением, или падением напряжения на участке цепи, где действуют сторонние силы, называют величину

U = (₁ - ₂ ) + .. (4.20)

По определению в общем случае напряжение есть сумма разности потенциалов и электродвижущей силы. Теперь с учетом формул (4.18) - (4.20) выражение для работы (4.17) можно записать так:

А= qU. (4.21)

Так как при перемещении носителя тока по проводнику работа А всех сил равна сумме работ, совершаемых этими силами на отдельных участках пути: А = А₁ + А₂ + ..., напряжение U на концах проводника равно сумме напряжений на его последовательных участках:

Закон Ома в дифференциальной форме (4.8) справедлив как для однородного участка цепи, так и для участка цепи, на котором действуют сторонние силы. Только теперь его следует записать так:

Закон Ома

в этом виде справедлив и для неоднородного участка цепи, если напря­жение U определить формулой (4.20).