Постоянный электрический ток основные положения

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Направленное движение свободных зарядов (носителей заряда) в проводнике возможно под действием внешнего электрического поля.

За направление тока принимается направление движения положительно заряженных частиц.

Сила т ока в данный момент времени – скалярная физическая величина, равная пределу отношения величины электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени его прохождения

I = = (производная заряда по времени)

Единица измерения – А (Ампер) = Кл/с

Постоянный электрический ток – ток, сила которого не изменяется с течением времени.

Источник тока – устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.

Сторонние силы – силы неэлектрического происхождения, вызывающие разделение зарядов в источнике тока.

ЭДС – скалярная физическая величина, равная отношению работы сторонних сил по перемещению положительного заряда от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда:

ε = A_ст/q

ЭДС равна напряжению между полюсами разомкнутого источника тока.

Закон Ома для однородного проводника (участка цепи):

сила тока в однородном проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

I = U/R

Сопротивление проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению и длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.

R = ρ

Единица измерения – Ом = В/А

Резистор – проводник с определенным постоянным сопротивлением

Удельное сопротивление – скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади.

Обозначение - ρ

Единица измерения – Ом*м

Удельное сопротивление металлического проводника линейно возрастает с температурой

ρ = ρ₀ (1+ αt)

ρ₀ – удельное сопротивление при T₀ = 293^оК, T = T - T₀;

 – температурный коэффициент сопротивления, особый для каждого металла

Единица измерения – 1/К = К^-1

Удельное сопротивление полупроводника уменьшается при увеличении температуры из-за увеличения числа свободных зарядов, способных переносить электрический ток.

Дырка – вакантное электронное состояние в кристаллической решетке имеющее избыточный положительный заряд.

Сверхпроводимость – физическое явление, заключающееся в скачкообразном падаении до нуля сопротивления вещества.

Критическая температура – температура скачкообразного перехода вещества из нормального состояния в сверхпроводящее.

Изотопический эффект – зависимость критической температуры от массы ионов в кристаллической решетке.

Электрический ток в полупроводнике обусловлен согласованным движением пар электронов, связанных между собой взаимодействием с кристаллической решеткой.

При последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи равно сумме их сопротивлений.

При параллельном соединении резисторов проводимость цепи равна сумме их проводимостей.

Закон Ома для замкнутой цепи:

сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи

I =

R и r – внешнее и внутреннее сопротивления цепи

Закон Ома для замкнутой цепи с несколькими последовательно соединенными источниками тока:

сила тока в замкнутой цепи с последовательно соединенными источниками тока прямо пропорциональна алгебраической сумме их ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи

I =

Амперметр измеряет силу электрического тока, включается в цепь последовательно.

Шунт – проводник, присоединенный параллельно амперметру для увеличения предела его измерений

R_ш =

R_A – внутреннее сопротивление амперметра

n - кратность изменения предела измерения

Вольтметр измеряет электрическое напряжение, включается в цепь параллельно.

Дополнительное сопротивление – проводник, присоединяемый последовательно с вольтметром для увеличения пределов его измерений

R_д = R_V (n _– 1)

R_V – внутреннее сопротивление вольтметра

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике, равно работе электрического тока.

Закон Джоуля-Ленца:

количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения по нему тока.

Q = I² R t

Мощность электрического тока – работа, совершаемая в единицу времени электрическим полем при упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике

P = = = I²R = = IU

Потребителю передается максимальная мощность, если сопротивление нагрузки равно суммарному сопротивлению источника тока и подводящих проводов.

Жидкости, как и твердые тела, могут быть проводниками электрического тока.

Электролиты – вещества, растворы и расплавы которых обладают ионной проводимостью.

Электролитическая диссоциация – расщепление молекул электролита на положительные и отрицательные ионы под действием растворителя.

Электролиз – выделение на электродах веществ, входящих в состав электролита, при протекании через его раствор (или расплав) электрического тока.

Закон Фарадея для электролиза:

масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через раствор (расплав) электролита

m = kQ

k – электрохимический эквивалент вещества

Единица измерения электрохимического эквивалента – кг/Кл

Объединенный закон Фарадея для электролиза:

m = Q

М – молярная масса

n – валентность химического элемента

F = 9.65*10⁴ Кл/моль – постоянная Фарадея