III. Закон Ома.

Как показывает опыт (Закон Ома) (1827г.) , сила тока протекающего по однородному проводнику про­порциональна разности потенциалов на его концах (напряжению U) :

I=

R– электрическое сопротивление проводника – есть отношение.

R– зависит от формы, размеров проводника, материала, температуры, конфигурации (распределения) тока по проводнику.

В простейшем случае однородного цилиндрического проводника:

R==

=удельное электрическое сопротивление (зависит от материала и температуры);- удельная проводимость.

А) диэлектрики – вещества делят с малой <

Б) полупроводники ( 10^-5 -- 10³) ;

В) проводники (> 10³, наиболее хорошие серебро и медь 10⁷ ) .

Дифференциальная форма закона Ома.

Рассмотрим изотропный проводник, исовпадают по направлению. Выделим бесконечно ма­лый элемент проводника (элементарный цилиндрический объём) с образующими параллельными( Рис. 78):

dR=

Рис. 78

dI= => = = ,

Из этого закона можно сделать вывод: Если ток стационарный => объёмная плотность заряда в однородном проводнике = 0.

d

e=const

=> div=0,

iv= 0 =>div( )= 0 =>div = 0 , так как среда однородна =>=const

по теореме Гаусса в дифференциальной форме = 0 .

Замечание 1:

В случае стационарных (постоянных) токов макроскопические заряды могут находиться только на поверхности или в местах неоднородности проводящей структуры (аналогия электр. поле постоян-ных и неподвижных зарядов).

Замечание 2:

Если ток постоянен и плотность электр. зарядов в каждой точке пространства не меняется во вре­мени и, хотя и происходит движение заряда : на место уходящих зарядов становятся новые.

Такие заряды как показывает опыт создает в окружающем пространстве - Кулоновское электрическое поле такое же как и неподвижные заряды

Вывод:

Электрическое поле постоянных токов - есть поле потенциальное. Оно отличается от электростатического.

1. Электростатическое поле - поле неподвижных зарядов. Внутри проводника Е=0.

2. 

   Рис. 79

   Силовые линии электростатического поля к поверхности проводника.

Силовые линии электростатического поля постоянных токов вблизи поверхности проводника составляют (при I0) некоторый угол(Рис. 79)

Причем из-за непрерывности Еt: Е_t=Е_внутри

На поверхности проводника, по которому течет ток имеются электрические заряды (так как Е_n0) - они являются источниками электрического поля, которое существует в проводнике и обеспечивает наличие тока.

Закон Джоуля - Ленца

Рассмотрим участок проводника с разностью потенциалов

работа поля по перемещению заряда

по закону сохранения энергии работа поля выделяется в виде тепла, т. е.

. Откуда тепловая мощность выделяемая на сопротивленииR:

Закон Джоуля - Ленца

Закон Джоуля – Ленца в дифф. форме