16.4. Закон Ома для участка цепи и замкнутой цепи. Закон Ома для плотности тока

Поскольку на однородном участке цепи напряжение то закон Ома на этом участке (рис. 16.4):

(16.18)

где R - сопротивление участка цепи.

Рис. 16.4.

На неоднородном участке (рис. 16.6) напряжение

поэтому закон Ома запишем в виде

(16.19)

где r - внутреннее сопротивление источника тока;

R - внешнее сопротивление участка цепи.

Если электрическая цепь замкнута (рис. 16.6), то , в этом случае напряжение .

Рис. 16.5.

Р

198

ис. 16.6.

Закон Ома для замкнутой цепи имеет вид

(16.20)

где R+r - полное сопротивление цепи, с учетом внутреннего источника тока.

Если внешнее сопротивление цепи R = 0, то возникает короткое замыкание. Ток при коротком замыкании резко возрастает, поскольку внутреннее сопротивление r обычно мало:

(16.21)

В случае если плотность тока неодинакова по сечению проводника S, применяют закон Ома в форме:

(16.22)

Плотность тока в проводнике равна произведению удельной электропроводности проводника  на напряженность электрического поля E в проводнике.

Контрольные вопросы:

1. Электрическая емкость проводников.

2. Конденсаторы. Соединение конденсаторов в батареи.

3. Энергия заряженных проводников и конденсаторов.

4. Типы электрических токов: ток проводимости, ток в вакууме, ток в газe и в жидкости, конвекционный ток.

5. Электродвижущая сила источника тока. Внутреннее сопротивление источника тока.

6. Закон Ома для однородного и неоднородного участков цепи, Закон Ома для замкнутой цепи. Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах.

7. Элементы электрической цепи: источник тока, сопротивление, конденсатор.

8. Измерительные приборы: амперметр, вольтметр. Характеристики измерительных приборов: предел измерения, класс точности, сопротивление прибора.

9. Включение измерительных приборов. Шунтирование. Добавочное сопротивление.

10. Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона.

11. Соединение сопротивлений. Эквивалентное сопротивление.

12. Правила Кирхгофа для расчета разветвленной электрической цепи

Глава 17. Работа электрического тока. Мощность. Закон джоуля – ленца

17.1. Работа электрического тока

В электрической цепи на заряд действуют электрические и сторонние силы, которые перемещают заряд, следовательно, могут совершать работу.

На однородном участке цепи действует только сила электрического поля, работа которой по переносу заряда от точки с более высоким потенциалом ₁ к точке с меньшим потенциалом ₂

(17.1)

где - разность потенциалов на концах участка;

t - время протекания электрического тока.

Здесь учитывалось, что при постоянном по величине токе за время t через проводник пройдет заряд: q = It .

Работа измеряется в Джоулях: [A] = Дж.

На неоднородном участке цепи полная работа всех сил равна алгебраической сумме работы силы электрического поля и работы сторонних сил:

(17.2)

Работа силы электрического поля в замкнутой электрической цепи равна нулю вследствие потенциального характера электростатического поля:

(17.3)

Работу совершают только сторонние силы:

(17.4)

Работу электрического тока можно выразить так:

(17.5)

где U - напряжение, которое имеет различный вид, в зависимости от того, рассматривается ли однородный, неоднородный участок цепи или замкнутая цепь.